Naturkonstanten statt Platin-Objekten: Das "Urkilogramm" hat bald ausgedient

16. November 2011, 13:44
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Internationale Metrologen diskutierten, was das unzuverlässig gewordene "Internationale Kilogrammprototyp" künftig ersetzen soll

Paris - Über ein Jahrhundert galt ein Metall-Zylinder, der unter strengen Sicherheitsvorkehrungen nahe Paris aufbewahrt wird, als internationale Referenzgröße für die Maßeinheit Kilogramm. An diesem "Internationalen Kilogrammprototyp", auch "Pariser Urkilogramm" oder "Le Grand K" genannt, orientierten Metrologie-Institute in aller Welt ihre jeweiligen nationalen Kilogramm-Prototypen. Doch zuletzt bereitete der 1889 im Vereinten Königreich hergestellte Zylinder aus 90 Prozent Platin und zehn Prozent Iridium mit einer Höhe und einem Durchmesser von jeweils 3,9 Zentimetern der Fachwelt Kopfzerbrechen. Denn die Masse des Prototyps hat sich entgegen allen Erwartungen verändert.

Gegenüber der Durchschnittsmasse von sechs zur gleichen Zeit hergestellten, offiziell anerkannten Kopien habe das Pariser Kilogramm im Laufe der Jahre um rund 50 Mikrogramm, also 50 Millionstel Gramm, abgenommen, berichtete der Leiter des Internationalen Büros für Maße und Gewichte (BIPM), Alain Picard. Er bestätigte damit Messungen, die bereits im Jahr 2007 zu diesem Ergebnis gekommen waren. Die Abnahme könne von Reaktionen an der Oberfläche des Zylinders herstammen, oder von einem Gasverlust des Metalls. Auf der Pariser Fachkonferenz, auf der Picard seine Resultate bekanntgab, wurde daher auch nach einem künftigen Ersatz für den nicht mehr zuverlässigen Prototyp gesucht.

Umsteigen auf Naturkonstanten

In unseren Alltagsdimensionen spielt eine solche Abweichung keine Rolle - doch für komplizierte Berechnungen in wissenschaftlichen Labors ist eine eindeutig festgelegte internationale Messeinheit unverzichtbar. Die in Paris versammelten Forscher beschlossen daher, sich auf die Suche nach einem neuen Standardmaß für ein Kilogramm zu begeben. Dabei soll künftig auf einen materiellen Prototypen als Bezugseinheit verzichtet werden, wie dies bereits bei anderen Maßeinheiten geschah: Auch ein "Urmeter" aus Platin gab es einmal, doch inzwischen wird die Längeneinheit mit Hilfe einer fundamentalen Konstante gemessen, nämlich der Vakuumlichtgeschwindgkeit. Ein Meter definiert sich nun als die Strecke, die das Licht im Vakuum im 299.792.458sten Teil einer Sekunde zurücklegt.

Als neue Messeinheit für ein Kilo könnte künftig die Plancksche Konstante gelten, benannt nach Max Planck, einem der Väter der Quantenphysik. Das sogenannte Plancksche Wirkungsquantum, dargestellt durch ein h, hat die Dimension von Energie mal Zeit - genannt Wirkung. Dieses Wirkungsquantum könnte künftig verwendet werden, um die Masse von einem Kilo zu definieren, beschloss die 24. Generalkonferenz für Maß und Gewicht Ende Oktober in Paris.

Zuvor sollen allerdings eine Reihe von Messungen vorgenommen werden, damit sichergestellt ist, dass die Plancksche Methode eine höchstmögliche Präzision garantiert. Angewandt werden könnte auch das internationale Avogadro-Verfahren: Damit ließe sich ein Kilogramm anhand der Anzahl der Atome eines bestimmten Materials bestimmen. Eine Entscheidung darüber dürfte aber nicht vor 2014 fallen, betonte Picard.

Museumsstück

"Le Grand K" soll nach Picards Angaben auf jeden Fall weiterhin unter dem Schutz von drei Glasglocken im Pavillon de Breteuil im Pariser Vorort Sevres aufbewahrt werden, dem Sitz des Internationalen Büros für Maße und Gewichte. Auch wenn an ihm eines Tages nicht mehr weltweit die Masse aller Gegenstände gemessen wird, so bleibt es zumindest ein wertvolles Museumsstück.  (APA/red)

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    Eine Matrjoschka-artige Serie schützender Glasglocken hat nicht geholfen: Das Pariser Urkilogramm erlitt einen Masseverlust.

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