Fundamentele constanten zijn fysieke grootheden die universeel van aard zijn. Bijvoorbeeld, de lichtsnelheid in vacuüm en de lading van een enkel elektron zijn overal in het heelal hetzelfde. Dat is de reden waarom wetenschappers invariante hoeveelheden van de natuur willen gebruiken om de zeven basismeeteenheden van het International System of Units (SI) te definiëren, of het moderne metrieke stelsel, in plaats van te vertrouwen op metingen van fysieke artefacten.

Volgens een recente evaluatie en update van de waarden van de fundamentele constanten door onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology (NIST), de onzekerheden in de metingen van de constanten zijn nu teruggebracht tot zulke buitengewoon lage niveaus dat alle SI-eenheden er nu aan kunnen worden gekoppeld.

Deze nieuwe en opnieuw gedefinieerde SI zal de wetenschap ten goede komen, technologie, industrie en handel door te helpen zorgen voor de stabiliteit op lange termijn van deze basiseenheden en het hele internationale meetsysteem.

De laatste update van de waarden van de fundamentele constanten is geschreven door Peter Mohr van NIST, David Newell en Barry Taylor, die de internationale Task Group on Fundamental Constants van het Committee on Data for Science and Technology (CODATA) leiden. Deze taakgroep actualiseert de waarden elke vier jaar. De nieuwe grootheden vertegenwoordigen de laatste uitgebreide aanpassing van de waarden van de constanten. In de zomer van 2017, de taakgroep zal een speciale update uitvoeren om de definitieve waarden te produceren voor vier fundamentele constanten die in het najaar van 2018 moeten worden aangenomen door een internationaal orgaan dat bekend staat als de General Conference on Weights and Measures (Conférence Générale des Poids et Mesures, of CGPM).

De zeven basiseenheden in de SI zijn de meter, kilogram, tweede, ampère (een maat voor elektrische stroom), kelvin (een maat voor temperatuur), mol (een maat voor de hoeveelheid van een stof) en candela (een maat voor de lichtsterkte). Het doel van de nieuwe SI is om al deze eenheden volledig te definiëren in termen van fundamentele constanten met exacte waarden. enkele constanten, zoals de snelheid van het licht, zijn momenteel op deze manier gedefinieerd, als exacte hoeveelheden.

Voorbeelden van fundamentele constanten variëren van de grootte van de elementaire lading van een enkel elektron of proton tot het buitengewone aantal deeltjes in één mol van een stof, beschreven door de constante van Avogadro. Een ander voorbeeld is de constante van Planck, een grootheid in het hart van de kwantumfysica die zal worden gebruikt om de kilogram opnieuw te definiëren als een invariante eigenschap van de natuur in plaats van een standaard platina-iridiumcilinder.

De evaluatie en update verminderen de onzekerheden in zowel de Planck- als Avogadro-constanten met bijna vier keer in vergelijking met de vorige evaluatie, tot slechts 12 delen per miljard. Deze onzekerheden namen af ​​door het afstemmen van metingen in verschillende "watt-balans" apparaten over de hele wereld en nieuwe, zeer nauwkeurige röntgenmetingen van een softbal-sized bol van silicium die een bijna perfect kristal is en bijna volledig is gemaakt van dezelfde isotoop van silicium (99,9995 procent silicium-28). De update vermindert de relatieve onzekerheid met bijna twee keer, tot 0,6 delen per miljoen, voor de Boltzmann-constante, die kan worden gebruikt om de hoeveelheid energie in een gas bij een bepaalde temperatuur te bepalen.

"De verminderde onzekerheden in deze vier fundamentele fysieke constanten zijn zeer significant, " zei NIST-chemicus Donald Burgess, mede-redacteur van de Journal of Physical and Chemical Reference Data ( JPCRD ). "Deze nu ultrakleine onzekerheden in de constanten zullen de CGPM in staat stellen het internationale systeem van eenheden te herzien, zodat de zeven basiseenheden precies zullen worden gedefinieerd in termen van fundamentele constanten. veel vergelijkingen die de natuurwetten beschrijven - zoals de relatie tussen energie en temperatuur zoals uitgedrukt door de constante van Boltzmann - zullen nu exact zijn en niet afhankelijk zijn van meeteenheden die inherente onzekerheden hebben vanwege de manier waarop ze momenteel zijn gedefinieerd."