Unités de base du Système international

Le mètre « est défini en prenant la valeur numérique fixée de la vitesse de la lumière dans le vide, c, égale à 299 792 458 lorsqu’elle est exprimée en m/s, la seconde étant définie en fonction de ∆ν_Cs[4] ».

Avant le 20 mai 2019, le mètre était « la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée de 1/299 792 458 de seconde »[5].

Historiquement, la première définition officielle et pratique du mètre (1791) se référait à la circonférence de la terre et valait 1/20 000 000 d'un méridien géographique[6].

Auparavant, le mètre en tant que proposition d'unité décimale de mesure universelle était défini comme la longueur d'un pendule qui oscille avec une demi-période d'une seconde[7].

Le kilogramme « est défini en prenant la valeur numérique de la constante de Planck, h, fixée à 6,626 070 15 × 10⁻³⁴ J s (ou kg m² s⁻¹), le mètre et la seconde étant définis en fonction de c et ∆ν_Cs[4] ».

Avant le 20 mai 2019, le kilogramme était la masse du prototype international du kilogramme[8]. 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.

Historiquement, le kilogramme (à l'origine nommé grave[9]) était défini comme étant la masse d'un décimètre cube (dm³) d'eau, soit un litre d'eau. Le gramme était, lui, défini comme la masse d’un centimètre cube d’eau à la température de 4 °C, qui correspond à un maximum de masse volumique.

La seconde « est définie en prenant la valeur numérique fixée de la fréquence du césium, ∆ν_Cs, la fréquence de la transition hyperfine de l’état fondamental de l’atome de césium 133 non perturbé, égale à 9 192 631 770 lorsqu’elle est exprimée en Hz, unité égale à s⁻¹[4] ».

Avant le 20 mai 2019, la seconde était « la durée de 9 192 631 770 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[10].

La seconde était à l'origine définie à partir de la durée du jour terrestre, divisé en 24 heures de 60 minutes, chacune d'entre elles durant 60 secondes (soit 86 400 secondes pour une journée).

L'ampère « est défini en fixant la valeur numérique de la charge élémentaire e égale à 1,602 176 634 × 10⁻¹⁹ quand elle est exprimée en C, unité égale à A s, la seconde étant définie en fonction de ∆ν_Cs[4] ».

Avant le 20 mai 2019, l'ampère était « 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 2 × 10⁻⁷ newton par mètre de longueur[11] ».

Le kelvin « est défini en prenant la valeur numérique fixée de la constante de Boltzmann, k, égale à 1,380 649 × 10⁻²³ lorsqu’elle est exprimée en J K⁻¹, unité égale à kg m² s⁻² K⁻¹, le kilogramme, le mètre et la seconde étant définis en fonction de h, c et ∆ν_Cs[4] ».

Avant le 20 mai 2019, le kelvin était « la fraction 1/273,16 de la température thermodynamique du point triple de l'eau[12] ».

« Une mole contient exactement 6,022 140 76 × 10²³ entités élémentaires[4]. » Ce nombre d'entités élémentaires est appelé nombre d'Avogadro.

Avant le 20 mai 2019, la mole était « la quantité de matière d'un système contenant autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans 0,012 kilogramme de carbone 12[13] ».

« Lorsque l'on emploie la mole, les entités élémentaires doivent être spécifiées et peuvent être des atomes, des molécules, des ions, des électrons, d'autres particules ou des groupements spécifiés de telles particules[13]. »

La candela « est définie en prenant la valeur numérique fixée de l'efficacité lumineuse d'un rayonnement monochromatique de fréquence 540 × 10¹² Hz, ${\displaystyle K_{\mathrm {cd} }}$, égale à 683 lorsqu’elle est exprimée en lm W⁻¹, unité égale à cd sr W⁻¹ ou cd sr kg⁻¹ m⁻² s³, le kilogramme, le mètre et la seconde étant définis en fonction de h, c et ∆ν_Cs[4] ».

Avant le 20 mai 2019, la candela était « l'intensité lumineuse, dans une direction donnée, d'une source qui émet un rayonnement monochromatique de fréquence 540 × 10¹² hertz et dont l'intensité énergétique dans cette direction est 1/683 watt par stéradian[14] ».