Les constantes fondamentales sont des quantités physiques de nature universelle. Par exemple, la vitesse de la lumière dans le vide et la charge d'un seul électron sont les mêmes partout dans l'univers. C'est pourquoi les scientifiques aimeraient utiliser des quantités invariantes de la nature pour définir les sept unités de mesure de base du Système international d'unités (SI), ou le système métrique moderne, plutôt que de se fier aux mesures d'artefacts physiques.

Selon une récente évaluation et mise à jour des valeurs des constantes fondamentales par des chercheurs du National Institute of Standards and Technology (NIST), les incertitudes dans les mesures des constantes ont maintenant été réduites à des niveaux tellement faibles que toutes les unités SI peuvent désormais leur être liées.

Ce nouveau SI redéfini profitera à la science, La technologie, l'industrie et le commerce en contribuant à assurer la stabilité à long terme de ces unités de base et de l'ensemble du système de mesure international.

La dernière mise à jour des valeurs des constantes fondamentales a été rédigée par Peter Mohr du NIST, David Newell et Barry Taylor, qui dirigent le groupe de travail international sur les constantes fondamentales du Comité sur les données pour la science et la technologie (CODATA). Ce groupe de tâches met à jour les valeurs tous les quatre ans. Les nouvelles quantités représentent le dernier ajustement complet des valeurs des constantes. A l'été 2017, le groupe de travail effectuera une mise à jour spéciale pour produire les valeurs finales de quatre constantes fondamentales qui seront adoptées à l'automne 2018 par un organisme international connu sous le nom de Conférence générale des poids et mesures (Conférence générale des poids et mesures, ou CGPM).

Les sept unités de base du SI sont le mètre, kilogramme, seconde, ampère (une mesure de courant électrique), Kelvin (une mesure de la température), mole (une mesure de la quantité d'une substance) et candela (une mesure de l'intensité lumineuse). Le but du nouveau SI est de définir complètement toutes ces unités en termes de constantes fondamentales avec des valeurs exactes. Quelques constantes, comme la vitesse de la lumière, sont actuellement définis de cette manière, comme quantités exactes.

Des exemples de constantes fondamentales vont de l'amplitude de la charge élémentaire d'un seul électron ou proton au nombre extraordinaire de particules dans une mole d'une substance, décrit par la constante d'Avogadro. Un autre exemple est la constante de Planck, une quantité au cœur de la physique quantique qui sera utilisée pour redéfinir le kilogramme comme une propriété invariante de la nature au lieu d'un cylindre standard en platine-iridium.

L'évaluation et la mise à jour réduisent les incertitudes des constantes de Planck et d'Avogadro de près de quatre fois par rapport à l'évaluation précédente, à seulement 12 parties par milliard. Ces incertitudes ont diminué en rapprochant les mesures de différents appareils de « balance du watt » dans le monde et de nouvelles mesures aux rayons X très précises d'une sphère de silicium de la taille d'une balle molle qui est un cristal presque parfait et est presque entièrement constituée du même isotope de silicium. (99,9995% de silicium-28). La mise à jour réduit l'incertitude relative de près de deux fois, à 0,6 partie par million, pour la constante de Boltzmann, qui peut être utilisé pour déterminer la quantité d'énergie dans un gaz à une certaine température.

"Les incertitudes réduites dans ces quatre constantes physiques fondamentales sont très importantes, " a déclaré le chimiste du NIST Donald Burgess, co-éditeur du Journal des données de référence physiques et chimiques ( JPCRD ). "Ces incertitudes désormais ultra-petites dans les constantes permettront à la CGPM de réviser le Système international d'unités afin que les sept unités de base soient exactement définies en termes de constantes fondamentales. À leur tour, de nombreuses équations qui décrivent les lois de la nature, telles que la relation entre l'énergie et la température exprimée par la constante de Boltzmann, seront désormais exactes et ne dépendront pas des unités de mesure qui ont des incertitudes inhérentes en raison de la façon dont elles sont actuellement définies.