Sistem SI sebelum redefinisi: Dependensi definisi dari suatu satuan dasar pada satuan dasar lainnya (sebagai contoh, meter didefinisikan sebagai jarak yang dilalui oleh cahaya dalam sepersekian detik tertentu), dengan konstanta alam dan artefak yang digunakan untuk mendefinisikan satuan-satuan tersebut (seperti massa dari IPK untuk mendefinisikan kilogram).
Sistem SI setelah redefinisi 2019: Dependensi definisi dari satuan SI pada konstanta fisika dengan nilai numerik yang tetap dan satuan dasar lainnya.
Pada tahun 2019, satuan dasar SI didefinisikan ulang, dan berlaku setelah hari peringatan ke-144 Konvensi Meter, yaitu mulai pada tanggal 20 Mei 2019.[1][2] Pada redefinisi tersebut, empat dari tujuh satuan dasar SI (kilogram, ampere, kelvin, dan mol) akan didefinisikan ulang dengan menetapkan nilai numerik yang tepat untuk maisng-masing konstanta Planck (h), muatan listrik partikel (e), konstanta Boltzmann (k), dan konstanta Avogadro (NA). Detik, meter dan kandela telah didefinisikan melalui konstanta fisika, meskipun definisi mereka masih mengalami perbaikan. Definisi baru ini bertujuan untuk memperbaiki sistem SI tanpa mengubah nilai dari satuan apa pun, sehingga memastikan kontinuitasnya dengan pengukuran yang ada.[3][4] Pada 16 November 2018, Konferensi Umum untuk Ukuran dan Timbangan (CGPM) ke-26 dengan suara bulat menyetujui perubahan ini,[5][6] di mana Komite Internasional untuk Ukuran dan Timbangan (CIPM) telah mengusulkan redefinisi ini sejak awal tahun tersebut setelah memastikan bahwa syarat yang telah disepakati sebelumnya untuk perubahan definisi telah terpenuhi.[7]:23 Kondisi ini dapat terpenuhi berkat serangkaian percobaan untuk mengukur konstanta dengan tingkat akurasi tinggi yang relatif terhadap definisi SI lama, dan merupakan puncak dari penelitian selama beberapa dekade.
Perubahan besar atas sistem metrik sebelumnya terjadi pada tahun 1960 ketika Sistem Satuan Internasional (SI) dipublikasikan secara resmi. Pada saat itu, meter didefinisikan ulang dengan mengubah definisi berupa meter prototipe menjadi definisi oleh panjang gelombang tertentu dari garis spektrum yang dihasilkan oleh radiasi kripton-86, yang membuat meter memiliki definisi yang merupakan turunan dari fenomena alam universal. Meter didefinisikan ulang lagi pada tahun 1983 dengan menetapkan nilai kecepatan cahaya, menurunkannya pada definisi meter. Definisi tersebut tetap berlaku hingga tahun 2019. Kilogram tetap didefinisikan oleh sebuah prototipe fisik, menjadikan prototipe tersebut sebagai satu-satunya artefak yang menjadi dasar dari definisi satuan SI. Hingga saat ini, sistem SI, sebagai sistem yang koheren, ditetapkan berdasarkan tujuh satuan dasar, di mana keistimewaan tersebut digunakan untuk menjabarkan semua satuan lainnya. Dengan redefinisi 2019, sistem SI disusun berdasarkan tujuh konstanta pendefinisi, yang memungkinkan semua satuan dibangun langsung dari konstanta ini. Konsep dari satuan dasar masih tetap dipertahankan tetapi tidak lagi penting untuk mendefinisikan ukuran SI.
Sistem metrik pada awalnya dipahami sebagai sistem pengukuran yang dapat diturunkan dari fenomena yang tidak berubah,[8] namun adanya keterbatasan praktis (seperti patokan ukuran satuan) mengharuskan ilmuwan dunia menggunakan artefak (prototipe meter dan prototipe kilogram) ketika sistem metrik pertama kali diperkenalkan di Prancis pada tahun 1799. Meskipun dirancang untuk tetap stabil untuk waktu yang lama, massa prototipe kilogram dan salinan sekundernya telah menunjukkan variasi kecil di antara satu sama lain seiring berjalannya waktu. Alasannya karena prototipe tersebut mengalami degradasi atau peluruhan sehingga prototipe ini kehilangan massa dalam jumlah sangat kecil dari waktu ke waktu, bahkan di ruang tertutup mereka. Perubahan dalam massa, dan bersama dengan nilai-nilai yang disediakan oleh artefak ini, sangat kecil sehingga tidak terlihat tanpa peralatan yang paling sensitif. Namun, dengan logika yang sama, instrumen-instrumen sensitif tersebut tidak bisa lagi memberikan pengukuran yang tepat, atau setidaknya tidak dalam tingkat toleransi yang dapat diterima. Karena artefak sering kali dianggap tidak memadai untuk mencapai tingkat akurasi yang diperlukan oleh sains, ilmuwan berusaha untuk melakukan pencarian untuk mendapat pengganti yang cocok. Ada juga definisi dari beberapa satuan yang ditentukan oleh pengukuran yang sulit diukur dengan tepat di laboratorium, seperti kelvin yang didefinisikan oleh titik tripel air. Dengan redefinisi 2019, SI sepenuhnya diturunkan dari fenomena alam dengan sebagian besar satuan didasarkan pada konstanta fisika dasar.
Sejumlah penulis telah mengeluarkan kritiknya terhadap definisi yang direvisi tersebut, termasuk bahwa proposal tersebut telah gagal untuk mengatasi dampak pemutusan hubungan antara definisi dalton[9] dan definisi kilogram, mol, serta konstanta Avogadro NA.
Menyusul keberhasilan redefinisi dari satuan meter pada tahun 1983 berdasarkan nilai numerik yang tepat untuk kecepatan cahaya, Komite Konsultatif Satuan (CCU) BIPM merekomendasikan, dan BIPM mengusulkan, bahwa empat konstanta alam lebih lanjut harus didefinisikan untuk memiliki nilai yang tepat. Konstanta tersebut antara lain:
-Konstanta Planck h adalah persis 6,62607015×10−34 joule-detik (J⋅s).
-Muatan elementer e adalah persis 1,602176634×10−19 coulomb (C).
-Konstanta Boltzmann k adalah persis 1,380649×10−23 joule per kelvin (J⋅K−1).
-Konstanta Avogadro NA adalah persis 6,02214076×1023 per mol (mol−1).
Konstanta ini dijelaskan dalam versi tahun 2006 dari manual SI, tetapi dalam versi tersebut, tiga definisi terakhir didefinisikan sebagai "konstanta yang diperoleh dengan eksperimen" daripada sebagai "konstanta pendefinisi".
Definisi baru mempertahankan nilai-nilai numerik tak berubah yang terkait dengan konstanta alam berikut:
-Kecepatan cahaya c adalah persis 299.792.458 meter per detik (m⋅s−1).
Keadaan dasar frekuensi transisi struktur hiperhalus dari atom sesium-133 ΔνCs adalah persis 9.192.631.770 hertz (Hz).
-Efikasi cahaya Kcd dari frekuensi radiasi monokromatik 540×1012 Hz adalah persis 683 lumen per watt (lm⋅W−1).
Ketujuh definisi di atas ditulis ulang di bawah ini dengan satuan turunan (joule, coulomb, hertz, lumen dan watt) dinyatakan dalam tujuh satuan dasar (detik, meter, kilogram, ampere, kelvin, mol, dan candela), sesuai dengan edisi 9 yang diperbarui dari Brosur SI (2018).[4] Dalam daftar berikut, simbol sr adalah singkatan dari satuan tak berdimensi steradian.
h = 6,62607015×10−34 kg⋅m2⋅s−1
e = 1,602176634×10−19 A⋅s
k = 1,380649×10−23 kg⋅m2⋅K−1⋅s−2
NA = 6,02214076×1023 mol−1
c = 299.792.458 m⋅s−1
ΔνCs = Δν(133Cs)hfs = 9.192.631.770 s−1
Kcd = 683 cd⋅sr⋅s3⋅kg−1⋅m−2
Sebagai bagian dari definisi baru ini, prototipe kilogram internasional dipensiunkan dan definisi satuan kilogram, ampere, dan kelvin diganti. Sementara itu definisi untuk satuan mol direvisi.
Perubahan ini berakibat pada pendefinisian ulang satuan dasar SI, meskipun definisi satuan SI yang diturunkan dari satuan dasar tetap sama.
Komentar
Posting Komentar