SI-Basiseinheiten: Das Urkilogramm kann abgeschafft werden

Eine der Siliziumkugeln des Avogadroprojekts (Bild: The Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation of Australia/CC-BY-SA 3.0)

Einer Neudefinition des Kilogramms mit Hilfe von physikalischen Konstanten scheint nichts mehr entgegenzustehen. Das mehr als 120 Jahre alte Urkilogramm könnte damit abgeschafft werden.

Als letztes der SI-Basiseinheiten ist das Kilogramm über einen sogenannten Prototypen definiert. Doch die Masse dieses Zylinders aus einer Platin-Iridium-Legierung könnte sich ändern, was an dem in Frankreich gelagerten Referenzstück wohl auch tatsächlich geschieht. Wie das Magazin Nature berichtet, könnte eine Neudefinition des Kilogramms ausschließlich mit Naturkonstanten nun aber möglich werden.

Diese Neudefinition wird offiziell vom internationalen Komitee für Maß und Gewicht (Comité International des Poids et Mesures, CIPM) seit 2011 angestrebt und soll auf Grundlage der Planck-Konstante erfolgen. Diese wird zunächst mittels des Urkilos festgelegt und anschließend für die Neudefinition genutzt. Der Empfehlung des CIPM zufolge müssen dafür drei unabhängige Messungen mit einer sehr kleinen Fehlertoleranz zu dem gleichen Ergebnis kommen, wobei zwei davon in verschiedenen Experimenten erzielt werden müssen.

Inzwischen zur Verfügung stehende Daten lassen laut Nature den Schluss zu, dass dies nun erreicht worden ist. Das Avogadroprojekt zielt in Bezug auf das Kilogramm - vereinfacht erklärt - darauf ab, die Anzahl von Silizium-28-Atomen in einer Kugel vorgegebener Größe zu bestimmen. Damit lässt sich die Avogadro-Konstante bestimmen und daraus die Planck-Konstante ableiten. Ein zweites Experiment wird Watt-Waage genannt. Dabei wird die Planck-Konstante bestimmt, indem ein Gewichtsstück mit Hilfe eines speziellen Elektromagneten gewogen wird.

Da die Ergebnisse der Experimente nun nah genug beieinander liegen, könnte das Kilogramm auf der nächsten Generalkonferenz für Maß und Gewicht im Jahr 2018 formal neudefiniert werden. Auf der Konferenz könnte dies ebenso für die Einheiten Ampere, Mol und Kelvin geschehen.