| 基準 | ナノグラム (ng) | キログラム (kg) |
|---|---|---|
| A sheet of A4 paper (80 gsm) | 5 × 109 ng | 0.005 kg |
| One litre of water | 1 × 1012 ng | 1 kg |
| Average adult human | 7 × 1013 ng | 70 kg |
| A small car | 1.4 × 1015 ng | 1400 kg |
ナノグラムは、1 グラムの 10 億分の 1、すなわち 1 マイクログラムの 1000 分の 1 にあたる質量の単位です。記号は ng です。SI の基本単位で表すと、10 の マイナス 12 乗キログラムになります。
ナノグラムに歴史的な背景はありません。SI の接頭語が限りなく続くために存在し、それを正当化できるほど装置が高感度になって初めて役に立つようになりました。優れた分析天びんはマイクログラムの 10 分の 1 まで読み取れますが、そこまでです。ナノグラムを直接量る天びんはありません。この量は、既知の体積の試料を通したときに質量分析計、免疫測定法、クロマトグラフィーのカラムが返す信号から推定されます。
多くの人が気づかないままこの単位に出会うのは、臨床検査の場です。血中のホルモンや薬物の濃度はナノグラム毎ミリリットルで報告されます。テストステロン、前立腺特異抗原、ジゴキシン、タクロリムス、そしてアメリカの慣行ではビタミン D がそうです。薬物血中濃度モニタリングはこの尺度に依存しています。薬によっては、有効濃度と中毒濃度の差が数ナノグラム毎ミリリットルしかないからです。ドーピングの基準値も同じ書き方であり、だからこそ選手は、他のどんな尺度でも見えない量の物質で陽性となりえます。
環境化学では、もっとも毒性の強い汚染物質にこの単位を用います。問題となる濃度が、グラム規模の単位では扱いにくいほど低いためです。大気中のダイオキシン類やフラン類はナノグラム毎立方メートル、水中の水銀や多環芳香族炭化水素はナノグラム毎リットルで示されます。これらの物質の規制値は、20 世紀後半になってようやく測定できるようになった濃度に置かれており、単位と規制はともに登場したことになります。
この尺度は思い描きにくいものです。細かい食塩 1 粒はおよそ 60 マイクログラム、つまり 6 万ナノグラムです。哺乳類の細胞 1 個はおよそ 1 ナノグラムなので、1 ナノグラムの組織は数個の細胞にあたります。何であれ 1 マイクログラムはすでに目に見えず、1 ナノグラムはさらにその 1000 分の 1 です。
1 ナノグラムは、0.001 マイクログラム、1 ミリグラムの 100 万分の 1、1 グラムの 10 億分の 1 に等しくなります。
キログラムは、国際単位系における質量の基本単位です。記号は kg です。名称に接頭語を含む唯一の基本単位であり、初期のメートル法から受け継がれたまま整理されずに残っている点です。
1 世紀以上にわたり、キログラムはただひとつの物体によって定義されていました。パリ近郊のセーヴルにある国際度量衡局に保管された、白金イリジウム製の円柱です。40 個の公式複製が加盟国に配られ、長い間隔をおいて原器と比較されました。この比較により、100 年のあいだに原器と複製のあいだで数十マイクログラムのゆるやかなずれが生じていることが明らかになりましたが、どちらが変わったのかを知る手立てはありませんでした。誰にも検証できない物体によってしか定義できない単位は、再現性の上に築かれた体系にとって不面目でした。
新しい定義は 2019 年 5 月 20 日に発効しました。キログラムは現在、プランク定数に 6.62607015 かける 10 の マイナス 34 乗 ジュール秒 という厳密な値を与えることで定められており、量子力学を通じて質量を時間と長さに結びつけています。実際の実現にはキッブルばかりを用います。これは、電気量によって大きさが分かっている電磁気力に質量を釣り合わせるものです。あるいは、ほぼ完全な シリコン 球の原子数を数える方法もあります。相応の設備をもつ研究所であれば、今日では自前で単位を実現できます。
日常生活はこうしたことにまったく左右されません。体重、買い物、手荷物の許容量、貨物、そしてほぼすべての工学計算の質量側はキログラムで表され、国際原器は定義としてではなく歴史的な物体として、いまも金庫に収められています。
新しい 定義 を 実現 するには、物 ではなく 装置 が要ります。キッブル の 天秤 は、プランク 定数 から 値 の 分かる 電磁 の 力 に対して 質量 を支え、機械 の 仕事 率 と 電気 の 仕事 率 を じかに 比べます。もう ひとつ の 方法 は、直径 と 格子 の 間隔 が 十億 分 の 数 まで 分かっている、ほぼ 完全 な ケイ素 28 の 球 の 原子 を数えます。二 つ の やり方 は 1 キログラム あたり およそ 二十 マイクログラム の 内 で 一致 し、装置 を作る 実験 室 なら どこ でも いま や 自前 の 一次 の 標準 を作れます。それ が この 変更 の 実際 の 利得 です。質量 は もはや 金庫 の なか の ただ 一つ の 円柱 に さかのぼる 必要 がなく、その 円柱 に 何 が 起ころうと 単位 は 動きません。
1 キログラムは、1000 グラム、およそ 2.20462 ポンド、およそ 35.274 オンスに等しくなります。