Das Ur-Kilogramm in einem Tresor in Paris – hier eine Replik im Cité des Sciences et de l'Industrie –verliert aus unbekannten Gründen allmählich an Masse. Nun soll eine neue Referenzgröße für das Gewichtsmaß gefunden werden.
Diese könnten Kugeln aus Silizium liefern bzw. die aus ihnen abgeleitete Zahl an Silizium-Atomen, die gemeinsam ein Kilogramm an Masse besitzen.
Paris/Braunschweig – Auf der Generalkonferenz für Maß und Gewicht im kommenden Jahr soll eine neue, international gültige Definition des Kilogramms verabschiedet werden. Derzeit gilt als Referenzgröße das sogenannte Ur-Kilogramm – eine Legierung von 90 Prozent Platin und 10 Prozent Iridium, die streng gesichert in Sèvres bei Paris steht. Allerdings verliert das Pariser Kilo im Vergleich zu nationalen Kilogrammprototypen ganz allmählich an Masse: In 100 Jahren wurde es um etwa 50 Mikrogramm leichter. Die Ursache dafür ist unbekannt. Um von dem Zylinder unabhängig zu werden, suchen Forscher weltweit nach Alternativen. Künftig soll eine physikalische Konstante das materielle Kilogramm ersetzen.
Siliziumkugel als neuer Kalibrierstandard
Deutsche Forscher der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig haben nun ihre wesentlichen Experimente für diese Neudefinition abgeschlossen. Dafür haben die Wissenschafter Kugeln aus istotopenangereichertem Silizium hergestellt, die als neuer Kalibrierstandard verwendet werden könnten. Dabei bestimmen die Experten die Avogadro-Konstante, die die Anzahl der Atome in einem Mol angibt.
"Wir errechnen die Anzahl der Atome in einer Kugel und erhalten über mathematische Gleichungen die Zahl der Atome pro Mol. Vereinfacht gesagt finden wir heraus, was ein Silizium-Atom wiegt und können im Umkehrschluss berechnen, wieviel Silizium-Atome für ein Kilogramm erforderlich sind", erläutert Ingo Busch von der PTB. "Das Mol ist der Mittler zwischen der atomaren Massenskala und dem Kilogramm."
Watt-Waage als Alternative
Neben dieser Methode gilt die sogenannte Watt-Waage als geeigneter Weg, um das Kilo zu bestimmen. Das komplizierte Messinstrument basiert auf britischen, US-amerikanischen und kanadischen Arbeiten. Einem PTB-Sprecher zufolge ist wahrscheinlich, dass die Watt-Waage und das Rechenmodell der Braunschweiger gemeinsam das Ur-Kilogramm ablösen. Staaten könnten dann wählen, mit welcher Methode sie ein Kilogramm bestimmen. Die Neudefinition des Kilogramms ist für Forscher wichtig, für Konsumenten ändert sich nichts. (APA, red, 11.7.2017)