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5 - La redéfinition du Système international d’unités et ses enjeux

Le mercredi 29 mai 2019

Le Système international d’unités (SI) s’appuie sur un choix de sept unités de base : le mètre, le kilogramme, la seconde, l’ampère, le kelvin, la mole et la candela. Sa mise en œuvre est au cœur de la métrologie, science qui agit dans tous les domaines scientifiques et technologiques. Ces dernières décennies, les scientifiques ont été de plus en plus préoccupés par l’accessibilité et la stabilité à long terme du prototype international du kilogramme. De nombreux travaux ont été menés dans le cadre de la révision du SI pour redéfinir le kilogramme en termes de constantes fondamentales et assurer sa stabilité. En plus du kilogramme, l’ampère, le kelvin et la mole seront aussi redéfinis. Le SI révisé interviendra le 20 mai 2019 lors de la Journée mondiale de la métrologie et sera basé entièrement sur des définitions liées aux lois de la physique. Le monde de la métrologie s’est assuré que ce changement se fasse dans des conditions visant à préserver la continuité des mesures. En effet, l’amplitude de chacune des unités redéfinies sera équivalente à celle de l’unité avant sa redéfinition, ce qui assurera des conséquences quasi inexistantes pour toutes les mesures effectuées, sauf un changement minime pour les grandeurs électriques.

L’un des enjeux de la redéfinition du SI consiste en la diffusion des effets de cette redéfinition dans la société. Les personnes impliquées proviennent tant du domaine de la recherche que des niveaux scolaire, gouvernemental et industriel. Des représentants de tous ces milieux débattront de la manière dont la redéfinition du SI est ressentie de leur point de vue. Cela inclut les effets potentiels pour les mises à jour documentaires (manuels scolaires, textes de loi, normes documentaires, procédures, etc.), la formation scolaire et la traçabilité dans les laboratoires d’étalonnage.

La première partie du colloque comportera plusieurs présentations. Les sujets de ces présentations incluent les exemples suivants : l’historique des Conférences générales des poids et mesures; la recherche qui a été conduite et les résultats obtenus; et les conséquences particulières de la redéfinition du SI sur l’industrie, les petites et moyennes entreprises, les universités, les collèges et les écoles. Dans la seconde partie du colloque, les membres d’un panel prendront part à une discussion de groupe sur les enjeux de la redéfinition du SI selon leur point de vue respectif. Un(e) modérateur(trice) facilitera les échanges, orientera les discussions et fera appel aux questions provenant de l’auditoire. Les congressistes seront ainsi sensibilisés aux derniers développements du SI et aux coulisses de la science de la mesure et de ses applications indispensables : les réseaux des services, du commerce, de l’industrie et des communications. Enfin, le colloque permettra d’insuffler des vocations futures pour les étudiants francophones qui s’intéressent à toute la problématique de la mesure dans un monde qui exige des compétences de plus en plus pointues.

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Remerciements

Nous tenons à remercier Geneviève Tanguay, Vice-présidente des Technologies émergentes du CNRC, ainsi que son équipe pour leur soutien, le Centre de recherche en métrologie du CNRC pour nous avoir fourni les ressources nécessaires, Luc Rainville de l'Université du Québec en Outaouais et son équipe pour leur soutien logistique et Éva Mascolo-Fortin de l'ACFAS pour ses conseils et sa disponibilité.

Colloque
Enjeux de la recherche
Responsables
Ghislain Granger
Conseil national de recherches du Canada
Isabelle Amen
Conseil national de recherches du Canada
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Avant-midi
11 h 30 à 13 h 00
Communications par affiches
Les Olympiades du SI : sept expériences amusantes avec les unités de base et leurs nouvelles définitions
Présidence/Animation : Tori Pelletier (Conseil national de recherches du Canada)
Discutant : Michel Lévesque (Conseil national de recherches du Canada ), Ian Leroux (Conseil national de recherches du Canada), Éric Côté (Conseil national de recherches du Canada), Isabelle Amen (Conseil national de recherches du Canada), Ghislain Granger (Conseil national de recherches du Canada), Richard Green (Conseil national de recherches du Canada), Georgette Macdonald (Conseil national de recherches du Canada )
Batiment : UQO A.-Taché
Local : Cour secteur F
Dîner
13 h 00 à 14 h 00
Dîner
Dîner pour les conférenciers et panélistes du colloque 5
Batiment : UQO A.-Taché
Local : C0424
Après-midi
14 h 00 à 15 h 30
Communications orales
Vers la redéfinition du Système international d’unités
Présidence/Animation : Isabelle Amen (Conseil national de recherches du Canada)
Batiment : UQO A.-Taché
Local : C0424
14 h 00
La Convention du mètre : l’historique, la politique et les scientifiques
Georgette Macdonald (Conseil national de recherches du Canada )

Cette communication orale fournira un survol des débuts de la Convention du mètre et de son évolution au fil du temps. À l’instar de la science, l’intégration des mesures et de la politique s’est aussi améliorée. La présentation inclura aussi la définition des unités qui ne seront pas mentionnées explicitement dans les autres présentations de la session.

Résumé
14 h 15
Métrologie des masses précise et moins précise : comment redéfinir le kilogramme améliore la métrologie
Richard Green (Conseil national de recherches du Canada)

Le kilogramme était autrefois la masse d'un cylindre de platine iridié logé sous des cloches de verre dans une voûte à Sèvres, en France.  On considérait qu'il ne pesait un kilogramme que pendant un moment juste après le nettoyage et on n'y a eu accès que quatre fois en 128 ans d'histoire.  Le 20 mai 2019, cette définition a été modifiée.  Ce n'est qu'une bonne nouvelle.  Sa nouvelle définition est accessible à tous, n'importe où, n'importe quand, car elle est liée à une constante universelle de la nature, qui ne peut être ni échappée ni usée.  Rendre l'unité si accessible signifie qu'elle peut être réalisée en utilisant les techniques existantes ou en développant de nouvelles techniques; il n'y a aucune contrainte tant que la mesure est traçable à l'unité naturelle, la constante de Planck. 

Nous discuterons des travaux effectués au CNRC pour produire la mesure la plus précise au monde de la constante de Planck et, par conséquent, du développement de la capacité de réaliser le kilogramme avec l'incertitude la plus basse du monde.  Nous discuterons des raisons pour lesquelles nous avons dû modifier la définition et de ce que cela signifie pour nous tous.

Résumé
14 h 30
La redéfinition des unités électriques
Ghislain Granger (Conseil national de recherches du Canada)

Depuis 1990, les étalonnages de tension électrique et de résistance sont effectués par rapport à des étalons quantiques basés respectivement sur l’effet Josephson et sur l’effet Hall quantique par le biais de constantes conventionnelles. Les échelles de tension et de résistance ainsi réalisées sont beaucoup plus précises que celles découlant par exemple de la définition de l’ampère et du watt selon le Système international d’unités (SI) alors en vigueur. Le nouveau SI, qui entre en application le 20 mai 2019, permet enfin d’inclure les étalons quantiques dans le SI par l’entremise des valeurs définies de la constante de Planck et de la charge élémentaire. Ceci résulte en une petite discontinuité dans les tensions et les résistances le jour de la mise en application de la redéfinition, alors que les constantes conventionnelles prennent leur nouvelle valeur découlant de la constante de Planck et de la charge élémentaire.

Résumé
14 h 45
Intensité lumineuse - La Candela
Éric Côté (Conseil national de recherches du Canada), Arnold Gaertner (Conseil national de recherches du Canada), Li-Lin Tay (Conseil national de recherches du Canada)

 

Le rayonnement optique a longtemps eu une influence déterminante sur la civilisation humaine, qu'il s'agisse de soutenir notre agriculture, de répondre à notre demande en énergie ou de donner vie à l’activité humaine en constante évolution. La vue est l'un des cinq sens humains. En conséquence, la mesure de la quantité et de la qualité de la lumière a été un des éléments clef de l’histoire de l’humanité. Dans cette présentation, nous exposerons les principes de base de la mesure de la lumière, à savoir la mesure du rayonnement électromagnétique optique tel que perçu par le système visuel humain. Cela implique une évaluation spectrale en fonction de la réponse de l'oeil humain, qui varie selon le spectre électromagnétique, des UV aux IR. Nous discuterons aussi des différentes géométries rencontrées dans ces mesures et nous nous intéresserons à la quantité spécifique qu’est l'intensité lumineuse, dont l'unité SI est la Candela. Cette unité est unique parmi les unités de base du SI car elle implique un facteur biologique qu’est l’oeil humain. Nous présenterons également certaines des activités actuelles de recherche et de développement en photométrie, telles que l'évaluation des D.E.L., au Centre de recherche sur la métrologie du Conseil national de recherches du Canada.

Résumé
15 h 00
Pause
15 h 30 à 17 h 00
Panel
Les enjeux de la redéfinition du Système international d’unités
Présidence/Animation : Isabelle Amen (Conseil national de recherches du Canada)
Participants : Ghislain Granger (Conseil national de recherches du Canada), Richard Green (Conseil national de recherches du Canada), Georgette Macdonald (Conseil national de recherches du Canada ), Sylvain Bérubé (Hydro Québec), Sébastien Francoeur (Polytechnique Montréal), Luc Fournier (Cégep de l'Outaouais), Myrtille Gardet (Lycée français Claudel - Ottawa), Yvon Lapointe (UdeM - Université de Montréal), Christian Lachance (Mesures Canada)
Batiment : UQO A.-Taché
Local : C0424