Nah dran am Kilogramm

11. Februar 2011, 19:05
93 Postings

Mit der Anzahl der Atome in einem Einkristall aus Silizium-28 und der sogenannten Avogadro-Konstante wollen Metrologen zu einem neuem Masse-Standard kommen

London/Braunschweig - Es geht um nicht mehr und nicht weniger als um die "größte Veränderung in der Metrologie seit der Französischen Revolution", sagt Terry Quinn. Der Physiker hatte Ende Jänner eine Konferenz mitorganisiert, auf der Experten der Lehre von den Maßen über eine Neudefinition des Kilogramms stritten.

Eine Reform ist aus zwei Gründen relativ dringend nötig, wie der STANDARD berichtete: Zum einen ist das Urkilogramm in Paris, das seit 1888 die fixe Bezugsgröße aller Masseangaben ist, um rund 50 Mikrogramm (in etwa ein Sandkorn) leichter geworden. Und zum anderen ist die Masse - anders etwa als die Zeit oder die Temperatur - die einzige physikalische Größe, die nicht von einer Fundamentalkonstante abgeleitet ist.

Wie man das hinkriegen könnte, darüber diskutierten also führende Metrologen in London. Sie konnten sich vorläufig nur auf einen etwas seltsamen Kompromiss einigen: Man will in nächster Zeit zwei verschiedene Berechnungsmethoden heranziehen und den Mittelwert der Ergebnisse nehmen. (Das mag Mathematik sein, aber nicht Wissenschaft, meinte dazu der Physiker Michael Hart.)

Die eine Berechnungsmethode besteht darin, die Masse eines Objekts mit der elektrischer Energie in Verbindung bringen, die nötig ist, um es zu bewegen. Dabei würde man auf die Planck-Konstante und die Watt-Balance zurückgreifen. Bei der anderen Methode zählt ein internationales Metrologenteam unter Leitung der deutschen Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) die Anzahl der Atome in einem Einkristall aus Silizium-28 und will so über die sogenannte Avogadro-Konstante auf eine exakte Herleitung des Kilogramms kommen.

Das gelang in der jüngste Publikation (in den Physical Review Letters) schon fast: Man konnte die Avogadro-Konstante immerhin auf eine Genauigkeit von 3 mal 10 hoch -8 bestimmen. Das liegt allerdings noch um den Faktor 1,5 über dem geforderten Wert. Schuld waren womöglich Verschmutzungen beim Polierprozess. Bei der PTB ist man zuversichtlich, das bald in den Griff zu kriegen. (tasch/DER STANDARD, Printausgabe, 12./13..02.2011)

 

  • Das polierte Silizium-Rund, in dem sich das Urkilo spiegelt, ist noch etwas zu ungenau.
    foto: ptb

    Das polierte Silizium-Rund, in dem sich das Urkilo spiegelt, ist noch etwas zu ungenau.

Share if you care.