PS n°353 : Redéfinir le kilogramme

Redéfinir le kilogramme,
Ian Robinson,

Pour la Science n°353, Mars 2007, p 68-74.

MC : kilogramme, cesium133, balance de Watt, sphère de crystal, silicium, constante d’Avogadro, constante de Planck.

Notes : cet article est très interessant car il est vraiment impressionnant d’apprendre que depuis plus d’un siècle la valeur du kilogramme na pas variée dans les institutions tout au moins.
Des deux méthodes expliquées la première est quand même plus abordable que la deuxième qui reste néanmoins très intéressante .

Contenu : De nos jours de nombreuses unités de mesures sont définies de manières extrêmement précises, telles que : le mètre en fonction de la vitesse de la lumière dans le vide ou encore la seconde qui est liée à la fréquence d’un rayonnement émis par l’atome de Cesium 133 lors de la transition entre deux niveaux d’énergie. Il est donc difficile, aujourd’hui, de penser que le kilogramme est lui défini par un objet crée par l’homme, vieux de plus d’un siècle.

Cet objet est un cylindre de platine irridié conservé sous vide. Cette définition du kilogramme est en passe d’être modifiée car les scientifiques ont remarqué une variation de l’ordre de 50 microgrammes dans la mesure de définition de toutes les balances du monde.

Les scientifiques du monde entier travaillent donc sur une redéfinition du kilogramme de deux manières différentes :

-La première est basée sur la constante d’Avogadro et elle consiste en la construction d’une sphère de cristal de silicium(meilleur que le carbone) dont on déterminerait le nombre d’atomes contenus par celle-ci puis on diviserait ce nombre par le volume du cristal pour obtenir le volume occupé par un atome et connaissant la masse molaire des atomes composants le cristal on pourrait, ainsi déterminer une valeur de la constante d’Avogadro et donc une nouvelle définition du kilogramme. Le problème de cette méthode et qu’elle n’est pas encore assez précise et pour y remédier ,les scientifiques cherchent à édifier une nouvelle sphère de cristal encore plus pure pour obtenir un exactitude d’environs deux parties pour 100 millions !!

L’autre méthode, plus complexe, est basée sur la célèbre formule d’Einstein, E=mc^2, et aussi sur la constante de Planck. Cette méthode met en jeu des unités de mesure extrêmement précises et elle est connue sous le nom de balance de Watt.

A terme plusieurs laboratoires effectueront une mesure du kilogramme et compareront leurs résultats entre eux pour déterminer la bonne ou mauvaise précision de ces mesures. De plus ces méthodes pourront réduire, efficacement, les incertitudes sur les constantes d’Avogadro et de Planck.
Mais dans tous les cas ces deux méthodes demandent encore plus de précision pour pouvoir une bonne redéfinition du kilogramme.