STANDAARDKILO AL BIJNA FYSISCH TE DEFINIËREN

Onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology in Gaithersburg (Maryland) hebben een nieuwe techniek gedemonstreerd voor het definiëren van de standaardkilogram. Deze standaard bestaat nog steeds uit een cilinder van platina en iridium die onder drie glazen stolpen wordt bewaard op het Bureau International des Poids et Mésures (BIPM) te Sèvres, in Parijs. De kilogram is momenteel nog de enige grondeenheid die gedefinieerd is op basis van een 'stoffelijk' prototype. De vijf andere grondeenheden zijn afgeleid van aan de natuur ontleende standaarden, zoals de snelheid van het licht en de quantumsprongen van een atoom.

Het gewicht van Le Grand K is niet absoluut constant, omdat het oppervlak van de metalen cilinder voortdurend in contact staat met de buitenlucht. Moleculen uit de lucht slaan op het oppervlak neer, om er zich na verloop van tijd weer van los te maken. Het gewicht verandert hierdoor weliswaar slechts een paar miljoenste gram per jaar, maar dat is in de moderne metrologie toch een vervelend feit. Bovendien is het onhandig dat men voor het ijken van de standaardkilogrammen in andere landen altijd met duplicaten heen en weer moet reizen. Vandaar dat al lange tijd wordt gezocht naar methoden om het stuk metaal te vervangen door iets wat overal kan worden gereproduceerd via de universele wetten van de fysica.

De wellicht meest veelbelovende techniek werd onlangs gepresenteerd door onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) op de Conference on Precision Electromagnetic Measurements in Washington. Deze onderzoekers hebben jarenlang gewerkt aan een elektromagnetische balans waarmee het gewicht van een kilogram exact kan worden gecompenseerd met behulp van een elektromagnetische kracht. Aangezien de zwaartekracht, en dus het gewicht van een kilogrammassa, ietwat varieert onder invloed van de werking van de getijden, is bij de balans altijd een gravimeter nodig die de sterkte van de lokale zwaartekracht meet.

De NIST-onderzoekers laten zien dat zij langs deze weg de waarde van één kilogrammassa kunnen definiëren in termen van alleen aan de natuur ontleende standaarden. De nauwkeurigheid van hun metingen bedraagt momenteel ongeveer één op de tien miljoen, hetgeen nog een factor tien te klein is om te kunnen wedijveren met de metingen aan de 'stoffelijke' kilogram. De onderzoekers hopen echter een grotere nauwkeurigheid te kunen bereiken met een elektromagnetische balans die in een vacuümruimte.

    • George Beekman