kilogram

Niet alleen wij mensen worstelen met ons gewicht: ook het kilogram heeft moeite om op zijn oude gewicht te blijven. Nieuw onderzoek wijst erop dat deze enkele microgram zwaarder is dan vroeger. En wetenschappers komen direct met een aanpak om ervoor te zorgen dat het kilogram wat af gaat vallen.

Om te begrijpen wat er precies met het kilogram gaande is, moeten we terug naar 1884. Toen werd het gewicht van de originele kilogram vastgesteld. Men spreekt ook wel van het International Prototype Kilogram (IPK). Het is een cilinder (zie ook de afbeelding hierboven) die dienst doet als een prototype van het kilogram. In antwoord op de vraag ‘wat is het kilogram?’ kunnen we dus wijzen naar dit prototype.

Kopieën
Van dit prototype zijn in de negentiende eeuw veertig kopieën gemaakt, die vervolgens over de hele wereld zijn verspreid. Zo hadden diverse landen altijd een prototype van het standaard kilogram in huis.

WIST U DAT…

Verontreiniging
Maar het kilogram uit de negentiende eeuw is het kilogram van de 21e eeuw niet, zo schrijven onderzoekers in het blad Metrologia. Mede door de industrialisering hebben zich op het oppervlak van de prototypes verontreinigende stoffen opgebouwd. En die stoffen hebben ook gewicht. Op zich is dat niet erg, mits alle prototypes wereldwijd met evenveel verontreiniging te maken zouden hebben. Maar dat is niet het geval, zo legt onderzoeker Peter Cumpson uit. “De statuten schrijven voor dat het IPK het kilogram is. Het maakt niet echt uit hoeveel het prototype weegt, zolang we allemaal maar met exact dezelfde standaard werken. Het probleem is dat er kleine verschillen zijn. Het IPK en de veertig replica’s wereldwijd groeien allemaal met verschillende snelheden en wijken dus steeds verder af van het origineel.”

De afwijking
Maar hoe groot is die afwijking? Dat hebben Cumpson en zijn collega’s nu achterhaald. Ze analyseerden het oppervlak van de prototypes met behulp van een technologie die ook wel wordt aangeduid als XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy). Uit het onderzoek blijkt dat de verschillen klein zijn. Al met al gaat het om iets minder dan 100 microgram. “Maar massa is zo’n fundamentele eenheid, dat zelfs zo’n kleine verandering significant is en de impact van zo’n kleine variatie op wereldwijde schaal absoluut enorm is. Zo zijn er gevallen van internationale handel in zeer waardevolle materialen waarbij elke microgram telt.”

Gelukkig is er wel iets aan te doen, zo blijkt uit het onderzoek van Cumpson en zijn collega’s. “Door het oppervlak bloot te stellen aan een mix van UV-straling en ozon kunnen we de koolstofhoudende verontreiniging verwijderen en het prototype wellicht terugbrengen naar zijn ideale gewicht.”