Redefinisi satuan pokok SI 2019: Perbedaan antara revisi

[[Berkas:Unit relations in the old SI.svg|jmpl|312px|[[Sistem Satuan Internasional|Sistem SI]] sebelum redefinisipenjabaran baru: Ketergantungan definisipenjabaran [[Satuan dasar SI|satuan dasar]] terhadap satuan dasar lainnya (sebagai contoh, [[meter]] didefinisikandijabarkan dalam hal jarak yang dilalui oleh [[cahaya]] per [[detik]]), dengan konstanta alam dan artefak yang digunakan untuk mendefinisikannyamenjabarkannya (seperti massa [[Kilogram|IPK]] untuk kilogram).]]

[[Berkas:Unit relations in the new SI.svg|jmpl|312px|Sistem SI setelah redefinisidijabarkan kembali: Ketergantungan definisipenjabaran satuan SI pada [[konstanta fisika]] dengan nilai numerik yang tetap dan satuan dasar lain yang berasal dari kumpulan konstanta yang sama.]]

Pada 16 November 2018, [[Konferensi Umum untuk Ukuran dan Timbangan]] (CGPM) ke-26 memilih dengan suara bulat untuk mendukung definisipenjabaran yang direvisi dari [[satuan dasar SI]],<ref>

}} Konferensi tersebut berlangsung dari tanggal 13–16 November dan pemungutan suara pada redefinisi dijadwalkan untuk dilaksanakan pada hari terakhir.</ref><!-- Kazakhstan wasabsen absentdan andtidak didmemberi not vote.suara --> di mana [[Komite Internasional untuk Ukuran dan Timbangan]] (CIPM) telah mengusulkannyamengusulkan hal ini di awal tahun tersebut.{{r|cipm_106|p=23}} DefinisiPenjabaran baru tersebut akan mulai berlaku pada 20 Mei 2019.<ref name=SI-statement>

[[Kilogram]], [[ampere]], [[kelvin]] dan [[mol]] kemudian akan ditentukan dengan menetapkan nilai numerik yang tepat bagi [[Konstanta Planck]] (''{{Math|h}}''), [[muatan listrik]] [[muatan elementer|elementer]] (''{{Math|e}}''), [[konstanta Boltzmann]] (''{{Math|k}}''), serta [[konstanta Avogadro]] ({{Math|''N''_A}}), masing-masing. Meter dan [[candela]] sudah ditentukan melalui [[konstanta fisika]], dimana satuan ini tergantung pada koreksi terhadap definisipenjabaran mereka saat ini. DefinisiPenjabaran baru bertujuan untuk meningkatkan SI tanpa mengubah ukuran satuan apa pun, sehingga memastikan kontinuitasnya dengan pengukuran yang ada.<ref name=Kuehne>

Pada tahun 1960, [[meter]] didefinisikandijabarkan ulang dalam kaitannya dengan [[panjang gelombang]] [[cahaya]] dari sumber tertentu, membuatnya dapat diturunkan dari fenomena alam universal, meninggalkan prototipe kilogram sebagai satu-satunya artefak yang menjadi dasar bagi ketergantungan definisipenjabaran satuan SI. Dengan redefinisipenjabaran kembali di tahun 2019 ini, SI untuk pertama kalinya sepenuhnya diturunkan dari fenomena alam.

Perubahan besar sistem metrik sebelumnya terjadi pada tahun 1960 ketika [[Sistem Satuan Internasional]] (SI) diterbitkan secara resmi sebagai seperangkat satuan ukuran yang koheren. SI terstruktur sekitar tujuh satuan dasar yang definisinyaPenjabarannya tidak dibatasi oleh satuan lain dan dua puluh dua satuan lain yang berasal dari satuan dasar ini. Meskipun setperangkat satuan ini membentuk sebuah [[Koherensi (satuan pengukuran)|sistem yang koheren]], kilogram tetap didefinisikandijabarkan dalam artefak fisik, dan beberapa satuan didefinisikandijabarkan berdasarkan pengukuran yang sulit untuk diwujudkan secara tepat di laboratorium, seperti definisipenjabaran skala Kelvin dalam kaitannya dengan [[titik tripel]] [[air]]. DefinisiPenjabaran baru yang diadopsi oleh CIPM berusaha untuk memperbaiki ini dengan menggunakan kuantitas dasar alam sebagai dasar untuk menurunkan satuan dasar. [[Detik]] dan [[meter]] sudah didefinisikandijabarkan sedemikian rupa. Perubahan ini akan berarti, di antara hal-hal lainnya, bahwa prototipe kilogram akan berhenti digunakan sebagai "suatu" replika pasti kilogram sejak 20 Mei 2019.

Sejumlah penulis telah menerbitkan kritiknya terhadap definisipenjabaran yang direvisi tersebut – termasuk bahwa proposal tersebut telah gagal untuk mengatasi dampak pemutusan hubungan antara definisipenjabaran [[Dalton (satuan)|dalton]]<ref>Dalton tidak didefinisikan dalam proposal resmi untuk dipilih oleh CGPM, hanya dalam (draft) ''Ninth SI Brochure''.</ref> dan definisipenjabaran [[kilogram]], [[mol]], serta [[konstanta Avogadro]] {{Math|''N''_A}}.

Struktur dasar dari SI dikembangkan selama lebih dari periode sekitar 170 tahun (1791 hingga 1960). Sejak tahun 1960, kemajuan teknologi membuatnya mungkin untuk mengatasi berbagai kelemahan dalam SI, seperti ketergantungan pada artefak untuk mendefinisikanmenjabarkan kilogram.

== RedefinisiPenjabaran baru ==

Menyusul keberhasilan redefinisipenjabaran baru dari satuan meter tahun 1983 dalam hal nilai numerik yang tepat untuk kecepatan cahaya, Komite Konsultatif Satuan (CCU) BIPM merekomendasikan, dan BIPM mengusulkan, bahwa empat konstanta alam lebih lanjut harus didefinisikandijabarkan untuk memiliki nilai yang tepat. Konstanta tersebut antara lain:

Ketujuh definisipenjabaran di atas ditulis ulang di bawah ini dengan [[satuan turunan SI|satuan turunan]] ([[joule]], [[coulomb]], [[hertz]], [[Lumen (satuan)|lumen]] dan [[watt]]) dinyatakan dalam tujuh [[satuan dasar SI|satuan dasar]] (detik, meter, kilogram, ampere, kelvin, mol, dan candela), sesuai dengan edisi 9 yang diperbarui dari Brosur SI (2018).<ref name=Brochure9_2018/> Dalam daftar berikut, simbol sr adalah singkatan dari satuan tak berdimensi [[steradian]].

Sebagai bagian dari redefinisipenjabaran baru ini, prototipe kilogram internasional dipensiunkan dan definisipenjabaran satuan kilogram, [[ampere]], dan [[kelvin]] diganti. DefinisiSementara itu penjabaran untuk satuan [[mol]] direvisi.

Perubahan ini memiliki efek mendefinisikanmenjabarkan ulang satuan dasar SI, meskipun definisipenjabaran satuan SI yang diturunkan dalam hal satuan dasar tetap sama.

== Dampak pada definisipenjabaran satuan dasar ==

Mengikuti proposal CCU, tekstulisan definisipenjabaran dari semua satuan dasar akan disempurnakan atau ditulis ulang mengubahmelalui perubahan penekanan dari definisipenjabaran tipejenis eksplisit-satuan kesecara eksplisit- menuju penjabaran jenis konstanta secara eksplisit.<ref name=Explicit>

}}</ref> DefinisiPenjabaran tipejenis satuan- secara eksplisit mendefinisikanmenjabarkan satuan dalam hal contoh spesifik dari satuan itu – misalnya pada tahun 1324 [[Edward II]] mendefinisikanmenjabarkan satuan [[inci]] sebagai panjang dari tiga [[barleycorn (satuan)|''barleycorn'']]<ref name=Smoot>

}}</ref> dan sejak 1889 [[kilogram]] telah didefinisikandijabarkan sebagai massa [[Kilogram|Prototipe Kilogram Internasional]]. Dalam definisipenjabaran jenis eksplisit-konstanta secara eksplisit, sifat konstan diberikan dengan nilai tertentu dan definisipenjabaran satuan akan muncul sebagai konsekuensinya. Sebagai contoh, pada tahun 1983, [[kecepatan cahaya]] didefinisikandijabarkan tepatnya bernilai {{val|299792458}} meter per detik dan, karena detik telah didefinisikandijabarkan secara independentersendiri, panjang meter dapat diturunkan.

DefinisiPenjabaran sebelumnya<ref name=BaseDefs>{{SIbrochure8th |pages=112&ndash;116}}</ref> ({{as of|2018||lc=y}}) dan definisipenjabaran baru (mulai 2019){{r|Brochure9_2018|codata_2017}} dijelaskan di bawah ini.

DefinisiPenjabaran baru [[detik]] secara efektif sama dengan penjabaran yang sebelumnya, satu-satunya perbedaan disini adalah bahwa kondisi ketika definisipenjabaran ini berlaku didefinisikandijabarkan secara lebih ketat.

:'''DefinisiPenjabaran sebelumnya:''' Detik merupakan durasi {{val|9192631770}} periode radiasi yang sesuai dengan transisi antara dua [[Struktur hiperhalus|tingkat hiperhalus]] pada [[keadaan dasar]] dari atom sesium-133.

:'''DefinisiPenjabaran 2019:''' Detik, disimbolkan dengan s, merupakan satuan SI dari waktu. Satuan ini didefinisikandijabarkan dengan mengambil nilai numerik (angka) tetap dari frekuensi sesium <math>\Delta \nu_\text{Cs}</math>, frekuensi transisi hiperhalus pada keadaan dasar yang tidak terganggu dari atom sesium-133, sebesar {{val|9192631770}} ketika dinyatakan dalam satuan [[Hz]], yang sama dengan s⁻¹.

DefinisiPenjabaran baru [[meter]] secara efektif sama dengan yang sebelumnya, satu-satunya perbedaan adalah bahwa ketelitian tambahan dalam definisipenjabaran satuan detik akan dikembangkan ke satuan meter.

:'''DefinisiPenjabaran sebelumnya:''' Meter merupakan panjang jalanjarak yang dilalui oleh cahaya dalam ruang hampa selama selang waktu {{sfrac|{{val|299792458}}}} detik.

:'''DefinisiPenjabaran 2019:''' Meter, disimbolkan dengan m, adalah satuan SI dari panjang. Satuan ini didefinisikandijabarkan dengan mengambil nilai numerik tetap dari kecepatan cahaya dalam ruang hampa {{mvar|c}} sebesar {{val|299792458}} ketika dinyatakan dalam satuan m⋅s⁻¹, di mana detik didefinisikandijabarkan dalam frekuensi sesium <math>\Delta \nu_\text{Cs}</math>.

DefinisiPengertian [[kilogram]] berubah secara fundamental – definisipenjabaran sebelumnya mendefinisikanmenjabarkan kilogram sebagai massa kilogram prototipe internasional, yang merupakan artefak dan bukan konstanta alam,<ref name = Barry>

}}</ref> sedangkan definisipenjabaran baru menghubungkannya dengan [[Ekivalensi massa-energi|massa ekivalen]] energi dari suatu [[foton]] yang diberikan frekuensinya, melalui konstanta Planck.

:'''DefinisiPenjabaran sebelumnya:''' Kilogram merupakan satuan massa; satuan ini sama dengan massa prototipe kilogram internasional.

:'''DefinisiPenjabaran 2019:''' Kilogram, disimbolkan dengan kg, adalah satuan SI dari massa. Satuan ini didefinisikandijabarkan dengan mengambil nilai numerik tetap dari [[Konstanta Planck]] {{mvar|h}} sebesar {{val|6.62607015|e=-34}} ketika dinyatakan dalam satuan J⋅s, yang sama dengan kg⋅m²⋅s⁻¹, di mana meter dan detik didefinisikandijabarkan dalam {{mvar|c}} dan {{math|Δ''ν''_Cs}}.

Konsekuensi dari perubahan ini adalah bahwa definisipenjabaran baru kilogram tergantung pada definisipenjabaran dari detik dan meter.

DefinisiPenjabaran [[ampere]] mengalami revisiperbaikan besar – definisipenjabaran sebelumnya, yang sulit diwujudkan dengan ketepatan tinggi dalam praktik, digantikan oleh definisipenjabaran yang lebih intuitif dan mudah untuk diukur.

:'''DefinisiPenjabaran sebelumnya:''' Ampere merupakan [[Arus listrik|arus]] konstan yang, jika dipertahankan dalam dua konduktor lurus yang paralel dengan panjang tak terhingga, dari penampang lintang yang dapat diabaikan, serta ditempatkan 1&nbsp;m terpisah dalam ruang hampa, akan menghasilkan kekuatan di antara kedua konduktor ini kekuatan yang sama dengan {{val|2|e=-7}} newton per meter panjang.

:'''DefinisiPenjabaran 2019:''' Ampere, disimbolkan dengan A, adalah satuan SI dari arus listrik. Satuan ini didefinisikandijabarkan dengan mengambil nilai numerik tetap dari [[muatan elementer]] {{mvar|e}} sebesar {{val|1.602176634|e=-19}} ketika dinyatakan dalam satuan [[Coulomb|C]], yang sama dengan A⋅s, di mana detik didefinisikandijabarkan dalam <math>\Delta \nu_\text{Cs}</math>.

Karena definisipenjabaran sebelumnya mengandung referensi pada [[gaya]], yang memiliki [[Analisis dimensional|dimensi]] MLT⁻², maka dalam SI sebelumnya, kilogram, meter, dan detik, satuan dasar yang mewakili dimensi-dimensi ini, harus didefinisikandijabarkan sebelum ampere dapat didefinisikandijabarkan. Konsekuensi lain dari definisipenjabaran sebelumnya adalah bahwa dalam nilai SI dari [[permeabilitas vakum]] ({{Math|''μ''₀}}) bernilai tetap persis {{val|4|end=''π''|e=-7|u=H.m-1}}.<ref>

Konsekuensi dari definisipenjabaran yang direvisi adalah bahwa ampere tidak lagi tergantung pada definisipenjabaran kilogram dan meter, tetapi masih tergantung pada definisipenjabaran detik. Selain itu, nilai-nilai numerik dari [[permeabilitas vakum]], [[permitivitas vakum]], dan [[impedansi ruang hampa]], yang tepat sebelum redefinisipenjabaran baru, akan dipengaruhi oleh galat eksperimental setelah redefinisipenjabaran baru.<ref name=Chyla>

DefinisiPenjabaran satuan [[kelvin]] mengalami perubahan mendasar. Daripada menggunakan titik tripel air untuk memperbaiki skala suhu, definisipenjabaran baru menggunakan energi yang setara seperti diberikan oleh [[persamaan Boltzmann]].

:'''DefinisiPenjabaran sebelumnya:''' Kelvin, satuan [[suhu termodinamika]], merupakan suhu termodinamika sebesar {{sfrac|273.16}} pada [[titik tripel]] [[air]].

:'''DefinisiPenjabaran 2019:''' Kelvin, disimbolkan dengan K, adalah satuan SI dari suhu termodinamika. Satuan ini didefinisikandijaabrkan dengan mengambil nilai numerik tetap dari [[konstanta Boltzmann]] {{mvar|k}} sebesar {{val|1.380649|e=-23}} ketika dinyatakan dalam satuan J⋅K⁻¹, yang sama dengan kg⋅m²⋅s⁻²⋅K⁻¹, di mana kilogram, meter dan detik didefinisikandijabarkan dalam {{mvar|h}}, {{mvar|c}} dan {{math|Δ''ν''_Cs}}.

Salah satu konsekuensi dari perubahan ini adalah bahwa definisipenjabaran baru ini membuat definisipenjabaran kelvin bergantung pada definisipenjabaran detik, meter, dan kilogram.

DefinisiPenjabaran [[mol]] saat ini menghubungkannya dengan kilogram. DefinisiPenjabaran yang direvisidiperbaiki memecahkan hubungan tersebut dengan membuat mol sejumlah tertentu dari zat yang dimaksud.

:'''DefinisiPenjabaran sebelumnya:''' Mol adalah [[jumlah zat]] dari suatu sistem yang mengandung banyak entitas dasar seperti adanya atom dalam 0.012 kilogram [[karbon-12]]. Ketika mol digunakan, entitas elementer harus ditentukan dan dapat berupa [[atom]], [[molekul]], [[ion]], [[elektron]], partikel lain, atau kelompok tertentu dari partikel semacam itu.

:'''DefinisiPenjabaran 2019:'''{{r|cipm_106|p=22}} Mol, disimbolkan dengan mol, adalah satuan SI dari jumlah zat. Satu mol mengandung persis {{val|6.02214076|e=23}} entitas elementer. Angka ini adalah nilai numerik tetap dari [[konstanta Avogadro]], {{math|''N''_A}}, ketika dinyatakan dalam satuan mol⁻¹ dan disebut bilangan Avogadro.<ref>[https://www.bipm.org/utils/en/pdf/CIPM/CIPM2017-EN.pdf?page=23 CIPM Report of 106th Meeting] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20180127202612/https://www.bipm.org/utils/en/pdf/CIPM/CIPM2017-EN.pdf?page=23 |date=27 January 2018 }} Diakses tanggal 7 April 2018</ref><ref>

Salah satu konsekuensi dari perubahan ini adalah bahwa hubungan yang didefinisikandijabarkan saat ini antara massa atom {{SimpleNuclide2|C}}, [[Satuan massa atom|dalton]], kilogram, dan bilangan Avogadro tidak lagi berlaku. Salah satu dari hal berikut harus berubah:

DefinisiPenjabaran baru [[candela]] secara efektif sama dengan definisipenjabaran saat ini, dengan satu-satunya perbedaan adalah bahwa ketelitian tambahan dalam definisipenjabaran detik dan meter akan merambat ke candela.

:'''DefinisiPenjabaran sebelumnya:''' Candela adalah [[intensitas cahaya]], dalam arah tertentu, dari sumber yang memancarkan [[Monokrom|radiasi monokromatik]] dengan frekuensi {{val|540|e=12|u=Hz}} dan memiliki intensitas pancaran ke arah itu sebesar {{sfrac|683}} watt per [[steradian]].

:'''DefinisiPenjabaran 2019:''' Candela, disimbolkan dengan cd, adalah satuan SI dari intensitas cahaya pada arah tertentu. Satuan ini didefinisikandijabarkan dengan mengambil nilai numerik tetap dari [[efikasi cahaya]] dari frekuensi radiasi monokromatik {{val|540|e=12|u=Hz}}, {{math|''K''_cd}}, sebesar 683 ketika dinyatakan dalam satuan lm⋅W⁻¹, yang sama dengan cd⋅sr⋅W⁻¹, atau cd⋅sr⋅kg⁻¹⋅m⁻²⋅s³, di mana kilogram, meter dan detik didefinisikandijabarkan dalam {{mvar|h}}, {{mvar|c}} dan {{math|Δ''ν''_Cs}}.

* Untuk redefinisipenjabaran baru kilogram, setidaknya tiga eksperimen terpisah dilakukan menghasilkan nilai untuk konstanta Planck yang memiliki perluasan (95%) [[Ketidakpastian pengukuran|ketidakpastian]] relatif untuk tidak lebih dari {{val|5|e=-8}} dan setidaknya satu dari nilai-nilai ini harus lebih baik daripada {{val|2|e=-8}}. Baik [[timbangan Kibble]] dan [[Konstanta Avogadro#Koordinasi Avogadro Internasional|proyek Avogadro]] harus dimasukkan dalam eksperimen ini dan setiap perbedaan di antara keduanya dapat direkonsiliasi.<ref>

* Untuk redefinisipenjabaran baru kelvin, ketidakpastian relatif konstanta Boltzmann yang diturunkan dari dua metode yang berbeda secara fundamental seperti termometri gas akustik dan termometri gas konstanta dielektrik menjadi lebih baik daripada 10⁻⁶ dan bahwa nilai-nilai ini dikuatkan oleh pengukuran lainnya.<ref>

{{As of|2013|3}} redefinisipenjabaran baru yang diusulkan dikenal sebagai "SI Baru" (''New SI''),<ref name=Kuehne/> tetapi Mohr, dalam sebuah makalah yang mengikuti proposal CGPM tetapi mendahului proposal formal CCU, menyarankan bahwa karena sistem yang diusulkan memanfaatkan fenomena [[Alam kuantum|skala atomik]] dan bukan fenomena [[Skala makroskopik|makroskopik]], sistem ini seharusnya disebut sebagai "Sistem SI Kuantum".<ref>

Pada 2014, CODATA merekomendasikan nilai konstanta fisika dasar (diterbitkan pada tahun 2016, menggunakan data yang dikumpulkan hingga akhir 2014), semua pengukuran memenuhi persyaratan CGPM dan alurnya jelas untuk dilanjutkan dengan redefinisipenjabaran baru ini danyang akan ditetapkan dalam pertemuan empat tahunan CGPM berikutnya di akhir 2018.<ref name=NIST16>

Pada tanggal 20 Oktober 2017, pertemuan ke-106 Komite Internasional untuk Timbangan dan Ukuran (CIPM) secara resmi menerima revisi Draft Resolusi A yang menyerukan redefinisipenjabaran baru SI, untuk dilakukan pemungutan suara pada CGPM ke-26,<ref name=cipm_106>

}}</ref>{{Rp|17–23}} Hari yang sama, sebagai tanggapan atas dukungan CIPM terhadap nilai akhir{{r|cipm_106|p=22}}, Kelompok Tugas CODATA pada Konstanta Dasar menerbitkan nilai-nilai yang direkomendasikan tahun 2017 untuk empat konstanta (dengan ketidakpastiannya) dan nilai numerik yang diusulkan untuk redefinisipenjabaran baru (tanpa ketidakpastian).{{r|codata_2017}} Pemungutan suara, yang diselenggarakan pada 16 November 2018 di GCPM ke-26, menghasilkan suara bulat dari semua perwakilan nasional yang hadir yang mendukung proposal yang direvisi. DefinisiPenjabaran baru ini akan berlaku efektif pada 20 Mei 2019.<ref>