vignette|redresse| de la brochure sur le SI, résultant de la révision du SI. vignette|Logo SI avec constantes de définition.
Un sous-comité du Comité international des poids et mesures (CIPM) a proposé une révision de la définition des unités de base du Système international.
La résolution 1 adoptée par la Conférence générale des poids et mesures (CGPM) à sa , en 2011, prend acte de l'intention du CIPM de proposer cette révision du SI On ne s'attend pas à ce que ces propositions soient adoptées sans que certaines conditions préalables sont remplies, et en tout cas pas avant 2014. Voir ... Lors de la CGPM, en 2014, le CIPM considère que, et encourage la poursuite des travaux jusqu’à la CGPM, de 2018.. En 2018, ces résolutions ont été votées lors de la CGPM.
Les changements proposés sont en résumé les suivants : La neuvième édition de la brochure sur le SI. précise le détail de ces modifications.
La dernière révision majeure du système métrique a eu lieu en 1960 quand le Système international d'unités a été publié officiellement comme un ensemble cohérent d'unités de mesure. Le SI est structuré autour de sept unités de base qui ont des définitions apparemment arbitraires et vingt autres unités dérivées de ces unités de base. Quoique les unités en elles-mêmes forment un système cohérent, ce n'est pas le cas des définitions. Ces propositions cherchent à remédier à cet état en utilisant des constantes fondamentales de la nature pour définir les unités de base. Cela entraînera, entre autres, l'abandon du kilogramme étalon. La seconde et le mètre sont déjà définis de cette façon.
Il existe de nombreuses critiques des définitions révisées depuis qu'elles ont été proposées et il a été dit que la révision du SI exigeait des discussions franches et ouvertes avant que des décisions ne soient prises.
Les unités de base du Système international sont désormais redéfinies à partir de sept constantes physiques. dont la valeur exacte a été fixée définitivement. Cette réforme est entrée en vigueur le ..
Contexte thumb|Les sept unités de base du SI 2006, leurs interdépendances selon leurs définitions de ce système. Les constantes physiques fondamentales associées sont représentées (en gris, ou en couleurs désaturées). En 1875, vingt des nations les plus industrialisées se sont rencontrées à la Convention du Mètre. Il en résulte la signature du Traité du Mètre qui met en place trois organisations chargées de réguler internationalement les unités de mesure : CGPM (Conférence Générale des Poids et Mesures) — la conférence se réunit tous les quatre à six ans et est composée de représentants des nations qui ont signé la convention. Elle discute et examine les modifications à apporter pour assurer la propagation et l’amélioration du Système International des Unités et elle approuve les résultats des nouvelles décisions métrologiques fondamentales ; CIPM (Comité international des poids et mesures) — le comité est composé de dix-huit scientifiques de pays différents nommés par la CGPM. Le CIPM se réunit annuellement et est chargé de conseiller le CGPM. Le CIPM a instauré un certain nombre de sous-comités chargés de différents points particuliers. L'un d'entre eux, le CCU (Consultative Committee for Units), conseille le CIPM sur les problématiques d'unités de mesure. ; BIPM (Bureau international des poids et mesures) — le bureau met à disposition des laboratoires et le secrétariat pour la CIPM et le CGPM.
Depuis 1960, date à laquelle la définition du mètre est reliée à une constante physique fondamentale plutôt qu'à un prototype, la seule unité encore liée à un étalon est le kilogramme. Avec les années, des pertes de matière allant jusqu'à kilogramme par année dans le prototype ont pu être détectées.. Lors de la du GCPM (1999), il a été demandé aux laboratoires nationaux de trouver rapidement une manière de rompre le lien entre le kilogramme et un prototype.
Un rapport publié en 2007 par le Consultative Committee for Thermometry du CIPM note que la définition actuelle de la température n'est pas satisfaisante pour des températures inférieures à et supérieures à . Le comité pense que la constante de Boltzmann serait une meilleure base pour la définition de la température que le point triple de l'eau..
Lors de la en 2007, le GCPM charge le CIPM d'enquêter sur l'utilisation des constantes physiques naturelles comme base pour la définition de toutes les unités. Cette mission est assumée l'année suivante par l'Union internationale de physique pure et appliquée (UIPPA).. Lors d'une rencontre du CCU à Reading, au Royaume-Uni en , une résolution. et un projet de modification de la brochure sur le SI, qui devaient être présentés lors d'une rencontre du CIPM en , sont acceptés par principe.. La rencontre du CIPM d' note que « les conditions décidées par la General Conference lors de sa rencontre ne sont pas encore atteintes. Pour cette raison le CIPM ne propose pas de révision du SI pour le moment. ». ; cependant le CIPM présente une résolution pour que les nouvelles définitions soient acceptées par principe lors de la (du 17 au ), mais sans qu'elles soient implémentées tant que les détails n'ont pas été finalisés.. Cette résolution est acceptée par la conférence, et, de plus, le CGPM avance la date de la de 2015 à 2014..
Lors de la CGPM, en 2014, le CIPM considère que, et encourage la poursuite des travaux jusqu’en 2018. L'adoption s’est faite lors de la CGPM, de 2018.
Peter J. Mohr suggère que, puisque le système proposé utilise des phénomènes à l'échelle atomique plutôt que macroscopique, il devrait être appelé « Quantum SI System »..
Les propositions Le CCU a proposé qu'en plus de la vitesse de la lumière quatre constantes de la nature soient définies avec des valeurs exactes : la constante de Planck, la charge élémentaire, la constante de Boltzmann et la constante d'Avogadro. Ces constantes sont décrites dans la version de 2006 du manuel SI. Les trois dernières sont décrites comme « des constantes dont l'obtention se fait par l'expérimentation ».
Il est proposé que les valeurs associées aux constantes naturelles de la vitesse de la lumière et le rendement lumineux restent inchangées.
Les sept définitions ci-dessus sont réécrites après avoir converti les unités dérivées dans leur définition (joule, coulomb, hertz, lumen et watt) dans les sept unités de base (seconde, mètre, kilogramme, ampère, kelvin, mole et candela). Dans la liste suivante, le symbole sr représente le stéradian, unité sans dimension : Δν(133Cs)hfs = (inchangé) ; c = (inchangé) ; h = = joule seconde () ; e = = coulomb (C) ; k = = joule par kelvin (J⋅K) ; NA = = entités par mole (mol) ; Kcd = (inchangé).
En plus, le CCU propose que : le kilogramme étalon ne soit plus utilisé et que la définition actuelle du kilogramme soit supprimée. la définition actuelle de l'ampère soit supprimée ; la définition actuelle du kelvin soit supprimée ; la définition actuelle de la mole soit corrigée.
Ces changements auront pour effet de redéfinir les unités de base du SI en laissant les définitions des unités dérivées inchangées.
Changements de définition des unités de base Il est proposé que le texte de définition des unités de base soit redéfini ou réécrit. Les anciennes définitions (2006) et les nouvelles (2018-2019) sont données ci-dessous.
thumb|250 px | Relations entre les définitions proposées des unités de base du SI (vers l'intérieur) et avec les sept constantes fondamentales (vers l'extérieur) qui fixent les valeurs numériques dans le système proposé (2019).
Seconde La définition proposée (2019) est la même que la définition actuelle (2006), la seule différence étant que les conditions dans lesquelles sont faites les mesures sont plus rigoureuses. Définition 2006 : la seconde est la durée de périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de césium 133 à la température du zéro absolu Conférence Générale des Poids et Mesures (1967-1968), Résolution 1.. Définition 2019 : la seconde, s, est l'unité de durée ; sa valeur est définie en fixant la valeur du nombre de périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de césium 133 à la température du zéro absolu à exactement quand elle est exprimée en s.
Mètre La définition proposée (2019) est la même que la définition actuelle (2006), la seule différence est que le durcissement de la définition de la seconde se propage au mètre. Définition 2006 : le mètre est la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée de de seconde.. Définition 2019 : le mètre, m, est l'unité de longueur ; sa valeur est définie en fixant la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide à exactement quand elle est exprimée en .
Kilogramme La définition du kilogramme change fondamentalement : le kilogramme était défini comme la masse d'un prototype ; la définition-2019 le relie à l'équivalence en énergie d'un photon, à travers la constante de Planck. Définition 2006 : le kilogramme est la masse du prototype international du kilogramme. Ce dernier, composé d'un alliage de platine et d'iridium (90 %-10 %), est conservé au Bureau international des poids et mesures à Sèvres, en France.. Définition 2019 : le kilogramme est défini en fixant la valeur numérique de la constante de Planck à exactement quand elle est exprimée en , ce qui correspond à des .
Une des conséquences est que le kilogramme devient dépendant des définitions de la seconde et du mètre.
Ampère La définition de l'ampère change fondamentalement ; la définition ancienne, qui est difficile à obtenir avec une grande précision par l'expérience, est remplacée par une définition plus intuitive et plus facile à obtenir en pratique. Définition 2006 : l'ampère est l'intensité d'un courant constant qui, maintenu dans deux conducteurs parallèles, rectilignes, de longueur infinie, de section circulaire négligeable et placés à une distance de un mètre l'un de l'autre dans le vide produirait entre ces conducteurs une force égale à newton par mètre de longueur.. Définition 2019 : l'ampère, A, est l'unité du courant électrique ; sa valeur est définie en fixant la valeur numérique de la charge élémentaire à exactement quand elle est exprimée en , ce qui correspond à des C.
Une des conséquences est que l’ampère ne dépend plus des définitions du mètre ou du kilogramme. De plus, en donnant à la charge élémentaire une valeur exacte, la perméabilité du vide, la permittivité du vide et l'impédance du vide, qui étaient auparavant avec la vitesse de la lumière exactes, auront une marge d'erreur expérimentale.
Kelvin La définition du kelvin change fondamentalement. Au lieu de se baser sur les changements d'état de l’eau pour définir l’échelle, la recommandation propose de se baser sur l'énergie équivalente comme donnée par l'équation de Boltzmann. Définition 2006 : le kelvin, unité de température thermodynamique, est la fraction 1/273,16 de la température thermodynamique du point triple de l'eau.. Définition 2019 : le kelvin, K, est l'unité thermodynamique de température ; sa valeur est définie en fixant la valeur numérique de la constante de Boltzmann à exactement quand elle est exprimée en , ce qui correspond à des .
Le kelvin devient dépendant des définitions de la seconde, du mètre et du kilogramme.
Mole La définition (2006) de la mole est liée à celle du kilogramme. La définition proposée (2019) a annulé ce lien en faisant de la mole un nombre spécifique d'entité de la substance en question. Définition 2006 : la mole est la quantité de matière d'un système contenant autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans de carbone 12..