Das Rennen um das Kilogramm neu zu definieren

In Paris befindet sich hinter einer Tresortür, die zum Entriegeln drei Schlüssel benötigt, der wertvollste Klumpen von Platiniridium der Welt. Für den Gelegenheitsbeobachter ist es schwierig, dem Klumpen einen monetären Wert zuzuordnen, aber für eine Gruppe von Wissenschaftlern ist es ein praktisch unbezahlbarer Metallhaufen, der Gold seinen Wert gibt.

Immerhin ist dieser Klumpen die unglaublich wichtige Aufgabe, der Standard für das Kilogramm zu sein. Eine internationale Gruppe von Forschern ist jedoch sehr darum bemüht, das Kilogramm neu zu definieren und dieses begehrte Objekt zu veralten.

"Das Kilogramm-Artefakt ist wirklich eine wundervolle Sache", sagt Alan Steele, der leitende Metrologe des National Research Council of Canada. "Aber es ist nicht grundlegend, es ist nicht grundlegend - es ist nur eine Sache, und wenn mit dieser Sache etwas passiert ist, hätten wir echte Probleme."

Steele ist Teil einer Gruppe, die sich kreuzzelt, um das Kilogramm neu zu definieren. Sein Gewicht würde sich nicht ändern - dieser Trottel sitzt immer noch ziemlich gut bei 2,2 Pfund -, aber Steele und seine Kollegen glauben, es sei höchste Zeit für ein Massenupdate, das auf einer „fundamentalen Konstante“ basiert - einer inhärenten universellen Eigenschaft, ähnlich wie bei so etwas wie die Lichtgeschwindigkeit - stattdessen.

Bevor Sie denken, der Kilogrammkreuzzug sei das Werk einer Randgruppe verrückter Wissenschaftler, ist es nicht. Das Update erfordert eine „wissenschaftliche Tour de Force“, sagt Steele, da die Definition der Einheit auf Grundkonstanten drei Experimente in zwei verschiedenen Methoden in mehreren Ländern erfordert. Es ist unglaublich schwierig, einen Konsens über alle drei Experimente in beiden Systemen zu erhalten. "Das sind wirklich wirklich schöne Experimente mit großartigen, leicht zu erklärenden Konzepten", sagt er, "aber der Mensch ist der Teufel im Detail."

Um herauszufinden, wie man das Kilogramm misst, muss man die grundlegende Konstante - die unter Physikern als "Plancksche Konstante" bekannt ist - innerhalb einer Unsicherheit von 50 Teile pro Milliarde definieren. Auf Englisch? Das ist hübsch, hübsch, ziemlich genau. Einige Chemielabore messen dies, indem sie die Anzahl der Atome in einer Kilogramm-Siliziumkugel berechnen. Andere verwenden jedoch einen physikalischen Ansatz, der ein Gerät namens Kibble-Waage verwendet, bei dem Energie und elektrische Konstanten zur Messung verwendet werden. Der Trick ist, dass die Ansätze der Chemie und der Physik, um die Plancksche Konstante zu definieren, übereinstimmen müssen.

Die Neudefinition unserer Maßeinheiten ist „ein Ereignis, das wahrscheinlich einmal in unserem Leben stattfindet“, sagt Stephan Schlamminger, Physiker am Nationalen Institut für Normung und Technologie. Sein Team hat eine Messung der Planck-Konstante mit einem Fehler von 34 Teilen pro Milliarde erhalten (in der Wissenschaft ist der Fehler umso besser, je kleiner der Fehler ist), so dass 34 Teile pro Milliarde definitiv ein gutes Zeichen sind, verglichen mit dem branchenüblichen Maximum von 50 Teilen pro Milliarde). Bisher gibt es einen internationalen Konsens über die Anzahl, und Schlamminger hofft, bis zum 1. Juli 2017 der Perfektion mit einem Fehler von 20 Teile pro Milliarde näher zu kommen, wenn das Internationale Büro für Maße und Gewichte alle zu erhebenden Messwerte sammeln wird der internationale Durchschnitt. Sobald dies geschehen ist, wird die endgültige Zahl im November 2018 debattiert und abgestimmt.

„Für den Endbenutzer ist der Übergang nahtlos. Sie kennen den Unterschied nicht “, sagt Schlamminger über die Veränderung. Aber für die wissenschaftliche Gemeinschaft wird es von unschätzbarem Wert sein, diese Einheiten neu zu definieren, indem sie diesen Klumpen in Paris zu einem Symbol für ein neues Verständnis grundlegender Messungen des Universums machen - und das ist ein prahlendes Recht, das die meisten Klumpen einfach nicht haben.