Les scientifiques sont sur le point de redéfinir le kilogramme

par Ryan Whitwam

Le kilogramme est l’une des unités de mesure les plus importantes et les plus utilisées au monde - à moins que vous viviez aux États-Unis. Pour tous les autres, il peut être d’une importance vitale d’avoir une lecture précise de la valeur d’un kilogramme dans des domaines tels que la fabrication, l’ingénierie et les transports. Bien sûr, un kilogramme équivaut à 1 000 grammes ou à 2,2 livres si vous voulez obtenir le régime impérial. Cela ne vous aide pas à définir un kilogramme, cependant. Le kilogramme est actuellement contrôlé par une balle métallique dans un coffre français, mais ses jours importants sont numérotés. Les scientifiques se préparent à redéfinir le kilogramme en utilisant la science.

En réalité, il est plus difficile que vous ne le pensiez de savoir quand une mesure correspond à la norme prévue, même si elle est l’une des unités bien définies du Système international (SI). Par exemple, le compteur a été défini en 1793 comme un dix millionième de la distance entre l’équateur et le pôle nord. Cette valeur était fausse, mais le compteur a depuis été redéfini en termes plus exacts, tels que les émissions de longueur d'onde du krypton-86 et, plus récemment, la vitesse de la lumière dans le vide. La seconde était précédemment définie comme une fraction infime du temps nécessaire à la Terre pour graviter autour du soleil. Maintenant, cela dépend du temps qu’il faut à un atome de césium 133 pour osciller 9 192 631 770 fois. Encore une fois, c'est immuable et extrêmement précis.

Cela nous amène au kilogramme, qui est une mesure de masse. Le poids est différent et varie en fonction de la gravité, mais un kilogramme est toujours un kilogramme car il provient de mesures de densité et de volume. La définition du kilogramme est liée au prototype international du kilogramme (IPK, voir ci-dessus), un petit cylindre de platine et d'iridium conservé au Bureau international des poids et mesures en France. Les scientifiques ont créé des dizaines de copies de l’IPK afin que chaque pays puisse normaliser ses mesures, mais c’est une façon dangereuse de procéder. Si quelque chose arrivait à IPK, nous n’aurions plus un kilogramme standard.

Plus tard ce mois-ci, les scientifiques de la Conférence générale internationale des poids et mesures devraient voter sur une nouvelle définition du kilogramme, une définition qui laisse l'IPK derrière et lie cette mesure aux lois immuables de l'univers. Des chercheurs du National Institute of Standards and Technology aux États-Unis et du National Physical Laboratory en Angleterre travaillent sur le problème de la connexion de la masse à des forces électromagnétiques.

The Kibble Balance au National Physical Laboratory du Royaume-Uni.

Le cœur de cet effort est le Kibble Balance, un appareil incroyablement complexe qui quantifie le courant électrique nécessaire pour faire correspondre la force électromagnétique à la force gravitationnelle agissant sur une masse. Ainsi, il ne mesure pas la masse directement mais mesure la force électromagnétique entre deux plaques. Cela permet aux scientifiques de relier la masse d'un kilogramme à la constante de Planck, qui est beaucoup moins susceptible de changer qu'une limace métallique dans un coffre français.

Le kilogramme ne change donc pas du tout ce qui compte dans votre vie quotidienne, mais c’est un peu le but. Le kilogramme est important, donc il ne peut pas changer. Redéfinir le kilogramme pour s'éloigner de l'IPK garantit qu'il reste toujours le même.

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Publié à l’origine sur www.extremetech.com le 5 novembre 2018.