Die Welt verliert den Kilogramm-Standard – und muss diesen Wert dringend neu definieren. Metrologen nennen das Geschehen das bedeutendste Ereignis in ihrer Wissenschaft seit der Französischen Revolution, als das metrische Standardsystem auftauchte.
Bisher wird dieses Kilogrammnormal verwendet - hergestellt Ende des 19. Jahrhunderts. Platin-Iridium-Zylinder
Wie Sie wissen, sind die Einheiten Kilogramm, Meter und Sekunde die Basis des SI-Systems. In diesem Trio ist das Kilogramm der größte Rückschritt; wenn der zweite und Meter im zwanzigsten Jahrhundert. anhand von realen Objekten abgerissenen Werten neu definiert, dann ist das Maß der Masse im Zeit alter von Weltraum, Internet und Gentechnik immer noch ein zylindrisches Stück Metall (eine Platin-Iridium-Legierung), das in der Nähe von Paris auf der Internationalen gelagert wird Eichamt - wie es Ende des 18. Jahrhunderts der Fall war.
Wenn dem kostbaren Zylinder etwas passiert, müssen wir dann alle Waagen der Welt neu kalibrieren? Aber genau genommen passiert genau das: Aus verschiedenen Gründen verliert ein Zylinder in jedem Jahrhundert etwa 310−8 seiner Masse. Und da seine Masse per Definition einem Kilogramm entspricht, „trocknet“unser Kilogramm wirklich ständig etwas aus. Kein Wunder, dass Metrologie-Experten Alarm schlagen.
Auf einer Konferenz in London Ende Januar mit Richard Davis, ehemals einer der Leiter des Bureau of Weights and Measures. Eine Überarbeitung der Kilogramm-Definition sei so dringend erforderlich, dass man so schnell wie möglich ans Werk gehen müsse. Führen Sie dazu mehrere Experimente so genau wie möglich durch, mitteln Sie ihre Ergebnisse (falls sie nicht genau übereinstimmen) - und verwenden Sie den resultierenden neuen Standard. Das entspricht natürlich nicht ganz den Methoden der Metrologie, aber sonst könnte sich der Prozess noch viele Jahre hinziehen: „In gewisser Weise hält uns das Kilogramm als Geisel“, schloss Davis.
Tatsächlich wird das Problem seit mehr als drei Jahrzehnten versucht, und laut Davis-Unterstützern wäre es durchaus vernünftig, die Genauigkeit zu verwerfen, was für eine praktische Anwendung keine Rolle spielt. Allerdings waren nicht alle mit dem vorgeschlagenen Plan zufrieden. "Aus mathematischer Sicht ist es einfach, nur den Durchschnitt zu berechnen, aber nicht aus wissenschaftlicher Sicht", sagt der britische Physiker Michael Hart. Er und seine Unterstützer sind weiterhin der Meinung, dass das Kilogramm durch eine der fundamentalen physikalischen Konstanten neu definiert werden sollte, wodurch diese Größe an die grundlegenden Eigenschaften des Universums gebunden wird. Genauso wie es für Meter und Sekunde gemacht wurde.
Zu diesem Zweck wurde vorgeschlagen, zwei alternative hochpräzise Experimente aufzubauen. Die erste beinh altet die Verwendung einer Wattwaage, die die Masse in Bezug auf elektromagnetische Kräfte bewertet und Einheiten elektrischer und mechanischer Leistung zueinander in Beziehung setzt. Und es ist bereits einfach, von elektrischen Effekten zu einigen fundamentalen Konstanten überzugehen – einschließlich der Planck-Konstante. Eine alternative Möglichkeit besteht darin, das Kilogramm als die Masse einer bestimmten Anzahl von Silizium-28-Atomen zu definieren und dann die resultierende Menge in Form der Avogadro-Konstante auszudrücken. Zu diesem Zweck haben Wissenschaftler bereits ein paar ideale Siliziumkugeln hergestellt und führen Experimente zum genauen Zählen von Atomen in ihnen durch - wir haben über diese erstaunlichen Kugeln im Artikel "Kilogramm-Meisterwerke" geschrieben.
Bisher unterscheiden sich die Ergebnisse der mit beiden Methoden durchgeführten Experimente um 175 Milliardstel, was für das moderne Niveau der Metrologie nicht akzeptabel ist: Messungen des gleichen zylindrischen Normals ermöglichen das Erreichen von 30 Milliardstel. In der Zwischenzeit verschwindet das Problem nicht - warum Davis vorschlägt, einfach die auf zwei Arten erh altenen Zahlen zu mitteln, diesen Wert dann in Form einer bequemen Fundamentalkonstante auszudrücken und ihn als neue Definition des Kilogramms zu verwenden.
„Ungenauigkeit ist eine der Grundlagen der Metrologie“, sagte Davis paradoxerweise, „In den meisten Fällen verwenden wir gerundete, gemittelte Werte. Und für ein Kilogramm sind die Abweichungen so unbedeutend, dass sie die Lösung selbst hochpräziser Probleme nicht beeinträchtigen.“Natürlich sind nicht alle mit einer so sanften H altung in der Sache einverstanden. Schließlich kann niemand vorhersagen, wie und wie schnell sich die Technologie entwickeln wird und wann wir wieder vor demselben Problem stehen werden.
Einige Experten sind sich jedoch sicher, dass der von Davis vorgeschlagene Kompromiss gar nicht nötig sein wird. Der Chemiker Ian Mills glaubt, dass bis 2015, wenn es eine große internationale Konferenz über Gewichte und Maße geben wird, die Messungen mit der gebotenen Genauigkeit durchgeführt werden und der Konflikt von selbst beseitigt wird.
