Historische herziening van de meetwijze van de kilo

Al sinds 1889 wordt voor het meten van een kilogram Le Grand K in Parijs gebruikt. Daar gaat vrijdag 16 november 2018 naar alle waarschijnlijkheid verandering in komen. Vertegenwoordigers uit 60 landen stemmen dan om de meetwijze per mei 2019 te vervangen door de natuurconstante van Planck.

Maatstaf Le Grand K

Le Grand K geldt als maatstaf voor alle kilogrammen in de wereld. Het blok platina-iridium ligt in een zwaar bewaakte kluis in het Franse Sèvres nabij Parijs. De nationale kilogrammen van andere landen, waaronder Nederland, worden eens in de 40 jaar vergeleken met die in Frankrijk. Dat is echter niet langer nauwkeurig genoeg. Het blok is in 1889 in gebruik genomen en ooit is het precies een kilogram, maar door de jaren heen is het van gewicht veranderd. Waarschijnlijk veroorzaakt doordat er bij het schoonmaken van het blok steeds minieme deeltjes zijn verwijderd, waardoor dat enkele tientallen microgrammen lichter is geworden.

Constante van Planck

Wetenschappers, waaronder Gert Rietveld van het Nederlands Metrologisch Instituut in Delft hebben voorgesteld om niet langer een fysiek gewicht als basis te gebruiken voor het meetsysteem, maar een zogeheten natuurconstante, de constante van Planck. Dat is een kracht of eenheid die niet van waarde verandert. Voor andere meeteenheden wordt natuurkunde al veel langer gebruikt. De kilogram is de laatste meeteenheid van het internationale Système International (SI) die nog gebaseerd is op een fysiek artefact.

Betrouwbare metingen

Het SI is de basis van wereldwijde afspraken voor consistente en betrouwbare metingen op aarde. Het SI heeft in 1960 het Metrieke Stelsel vervangen, dat een belangrijk erfgoed is van de Franse Revolutie. Van de 7 basiseenheden (de kilogram, de meter, de seconde, de ampère, de kelvin, de mol en de candela) van het SI worden alle andere eenheden afgeleid. Oorspronkelijk is een aantal van de basiseenheden gedefinieerd aan de hand van fysieke prototypes zoals voor de kilo en de meter. Door technische ontwikkelingen en wetenschappelijke ontdekkingen wordt het mogelijk om steeds nauwkeuriger te meten. De definities binnen het SI worden daardoor regelmatig aangepast. Na de verwachte herdefinitie in mei 2019 vormen natuurconstanten de basis voor het SI en worden alle basiseenheden aan de hand daarvan bepaald.

Historische verandering

“Dit is echt een historische verandering”, zegt Rietveld. Hij vergelijkt de nieuwe stap met atoomklok, die de exacte tijd definieert aan de hand van trillingen van atomen. Klokken op smartphones en navigatiesystemen zijn aan die atoomklok gelijkgesteld. “Zo’n zelfde soort stap gaan we nu maken voor massa. Voor de toekomst hebben we dan een stabiele basis voor massametingen.” De seconde is al sinds 1967 gedefinieerd als precies 9.192.631.770 trillingen van een bepaalde quantum-overgang in het Cesium-atoom. En 1 meter is per definitie de afstand die het licht in 1/299.792.458 seconde aflegt. “Het komt er eigenlijk op neer dat je een natuurconstante, de lichtsnelheid, vastprikt op precies 299.792.458 meter per seconde”, zegt Rietveld.

Stemmen

“Niemand zal tegen stemmen”, verwacht Rietveld. En wat verandert er daarna wezenlijk? Eigenlijk niets. Rietveld: “Een fabrikant van weegschalen komt zijn kilogram ijken bij ons, het VSL, net als vroeger. Wat er verandert is dat wij onze kilo niet meer in Parijs hoeven te gaan ijken.”

Lieke Lamb praat vrijdag 16 november 2018 om 17.10 uur op NPO 1 bij Tijd voor MAX over dit onderwerp en Hallo Nederland heeft 14 november aandacht aan dit onderwerp besteed.

(Bron: ANP, NOS, NRC)