Wetenschappers gaan de definitie van de kilogram veranderen.

Wat is een kilogram? Voor een antwoord op die vraag kijken mensen al meer dan 130 jaar naar Frankrijk. Daar vinden we namelijk het internationale prototype van de kilogram: een cilinder met een diameter en hoogte van ongeveer 39 millimeter die voor 90% uit platina en voor 10% uit iridium bestaat. En dat prototype definieert dus de kilogram: “De kilogram is de eenheid van massa en is gelijk aan de massa van het internationale prototype van de kilogram,” aldus het Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) dat het prototype al sinds 1889 in het bezit heeft.

Stemming
Hoewel het prototype al jarenlang in gebruik is, komt daar spoedig verandering in. Komende vrijdag komen onderzoekers uit meer dan 60 landen bijeen om getuige te zijn van een stemming over een nieuwe definitie voor de kilogram. Het is waarschijnlijk een formaliteit: alles wijst er namelijk op dat de traditionele definitie niet langer houdbaar is.

Het probleem
In een ideale wereld zou het internationale prototype van een kilogram stabiel zijn en dus – in ieder geval qua massa – onveranderlijk zijn. De stabiliteit van dit prototype kan op dit moment alleen bevestigd worden door de massa ervan te vergelijken met die van identieke kopieën. Maar dat is een behoorlijk lastig proces gebleken dat ook lang niet altijd even accuraat is. Want al in de jaren vijftig ontdekken onderzoekers dat kopieën van het prototype in vergelijking met het prototype ietsje zwaarder worden (wat ook kan betekenen dat het prototype iets lichter wordt, dat is onduidelijk). Het geeft wel aan dat het systeem niet perfect is. Want ongeacht of het prototype nu verandert of niet; het blijft de standaard.

Planck-constante
Daarom wordt al snel voorgesteld om het over een andere boeg te gooien en de kilogram te definiëren met behulp van de Planck-constante. Alleen de definitie verandert; de omvang van deze eenheden verandert niet. Een kilogram blijft dus een kilogram. Over die nieuwe definitie zal komende vrijdag gestemd worden tijdens de General Conference on Weights and Measures (CGPM) in Versailles. Als men het erover eens wordt, zou de definitie van een kilogram per 20 mei 2019 veranderen.

Naast de definitie van de kilogram wordt ook de definitie van de ampère, kelvin en mol (eenheid voor hoeveelheid stof) waarschijnlijk herzien. “Deze beslissing betekent dat alle SI-eenheden (SI staat voor Internationaal Stelsel van Eenheden, red.) gedefinieerd wordt aan de hand van constanten die de natuurlijke wereld beschrijven,” aldus het BIPM. “Het verzekert de toekomstige stabiliteit van het Stelsel van Eenheden en biedt de mogelijkheid om de definities ook te gebruiken met betrekking tot nieuwe technologieën zoals quantumtechnologie.”

Hier zie je de zeven SI-basiseenheden die samen het Internationaal Stelsel van Eenheden vormen. Ook hun onderlinge afhankelijkheid is in beeld gebracht. Linksboven zie je: seconde (s, eenheid van tijd), daarnaast meter (m, eenheid van lengte), vervolgens: ampère (a, eenheid van elektrische stroom), mol (eenheid van hoeveelheid stof), kilogram (kg, eenheid van massa), kelvin (K, eenheid van temperatuur) en candela (cd, eenheid van lichtsterkte). De definitie van de seconde werd in 1967 al herzien en ook de meter en candela zijn qua definitie reeds up-to-date. Afbeelding: Dono (via Wikimedia Commons).