De kilo is geen kilo meer

Bert Vercnocke Fysicus aan de KUL

Nauwkeuriger

Le Grand K wordt sinds 1875 bewaard in een kluis in een Parijse kelder. Maar het blok metaal is niet constant hetzelfde gebleven doorheen de tijd: “Er bestaat geen natuurwet die het gewicht van een massa zomaar doet afnemen, hier heeft het naar alle waarschijnlijkheid te maken met menselijk contact. De kilo is doorheen de tijd vaak aangeraakt en gekuist, zo kwamen waarschijnlijk kleine deeltjes los.” En dat zorgt voor problemen. “Als we iets heel nauwkeurig willen meten, moeten we overstappen naar een beter optie: de constante van Planck.”

Ter illustratie vergelijkt Vercnocke die constante met de meter. “Een meter vastleggen, doe je aan de hand van enerzijds de seconde en anderzijds de snelheid van het licht. Per seconde legt het licht 300.000.000 meter af. We kunnen het licht enorm nauwkeurig meten en dus kunnen we ook meters heel nauwkeurig vastleggen.” Zo bestaat een vergelijkbare constante waarmee je kilo’s kan wegen: de constante van Planck. “Die relateert de kilogram aan de meter en de seconde. Je vindt die constante terug in natuurrelaties: het energieniveau in een atoom of de frequentie van het licht. Maar het probleem was dat ze de constante van Planck niet precies genoeg konden meten om deze in te voeren als nieuwe standaard voor de kilogram.”

Kibble-weegschaal

De constante van Planck bestaat voor alle duidelijkheid al veel langer, maar er bestond nog geen juiste technologie om deze te meten. Het was een kwestie van tijd tot er een geavanceerd meettoestel werd ontworpen. “Het afschaffen van de fysieke kilo heeft in het verleden wel al eens op de agenda gestaan, maar het is toen afgewezen. Nu maakt de Kibble-weegschaal het weer mogelijk.” Die weegschaal is vergelijkbaar met een klassieke weegschaal, zij vergelijkt ook twee verschillende krachten. Maar in de plaats van zwaartekracht ‘weegt’ de weegschaal elektromagnetisme. “De kilogram wordt bepaald door de hoeveelheid stroom en spanning die nodig is om een kilogram aan massa op te tillen met een magnetisch veld.” Waarom is die precisie dan nodig? “Als je als wetenschapper je observaties wil vergelijken met iemand anders die tienduizend kilometers ver weg staat, moeten die kunnen overeenkomen. Daarom maken we afspraken over meeteenheden. Je gaat je bevindingen dus uitdrukken in meters, kilogrammen of seconden”, zegt fysicus Vercnocke. Om ervoor te zorgen dat die meeteenheden overal ter wereld op een juiste manier gebruikt worden, bestaat er zelfs een internationale organisatie: Bureau International des Poids et Mesures (BIPM), of het Internationaal Bureau voor Gewichten en Maten. Dat bureau besliste doorheen haar geschiedenis ook dat er in feite 7 soorten basismeeteenheden nodig zijn, waaronder meter, kilo, seconde en ampère. Met die eenheden kan je metingen zoals volume, snelheid en volt uitvoeren.

Geen verandering

“Op het vlak van onderwijs verandert er zo goed als niets. Als je eenmaal vertelt hoe je die eenheden berekent, kan je dus weer verder”, zegt Vercnocke. “Het enige wat in de wetenschap verandert, is dat precisie-experimenten nu met nog meer precisie uitgevoerd kunnen worden. Ook afgeleide eenheden van massa zullen nu anders bepaald worden, zoals de Joule.” Le Grand K maakt dus op 20 mei 2019 plaats voor de constante van Planck. Maar in het dagelijks leven heeft de afschaffing van Le Grand K alleszins geen enkel invloed.