Meer dan vijftig landen hebben gisteren unaniem afgesproken dat het internationale meetsysteem op de schop gaat. Enkele honderden wetenschappers hielden zich de afgelopen jaren bezig met de hervorming van het internationale stelsel van eenheden, beter bekend als het SI-stelsel. Niet alleen de definitie van de kilo wordt anders, ook die van de ampère (stroomsterkte), mol (hoeveelheid stof) en kelvin (temperatuur).

Het nieuwe SI-stelsel treedt op 20 mei 2019 in werking. SI staat voor Internationaal Stelsel van Eenheden. Het wordt een mijlpaal in de wetenschappelijke vooruitgang genoemd. Nobelprijswinnaar William Phillips sprak op de conferentie van “de grootste revolutie in het maatstelsel sinds de Franse revolutie”. Na die revolutie in 1789 werd het metriek stelsel ingevoerd, met meters en kilogrammen.

Meest in het oog springend onderdeel van deze hervorming is dat de fysieke kilogram die wereldwijd de maatstaf is zijn status verliest. Dat blokje platina-iridium, dat sinds 1889 geldt als ’s wereld enige echte kilogram, wordt ook wel Le Grand K genoemd. Het wordt bewaard in een kluis in de plaats Sèvres bij Parijs.

Probleem met Le Grand K

Le Grand K is eigenlijk 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”, zegt het Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) dat het prototype al sinds 1889 in het bezit heeft.

Probleem is dat het metaal in de loop der tijd van gewicht is veranderd. 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 het 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.

De constante van Planck

Al in de jaren vijftig ontdekten onderzoekers dat kopieën van het prototype in vergelijking met het prototype ietsje zwaarder worden. Het gaat weliswaar om microgrammen (miljoenste grammen), maar dat is genoeg om wetenschappers tot deze wijziging te bewegen.

Le Grand K wordt niet vervangen door een nieuw blok edelmetaal, maar door een wiskundige formule gebaseerd op de constante van Planck. Deze zogenoemde natuurconstante verandert niet van waarde.

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 gedefinieerd wordt aan de hand van constanten die de natuurlijke wereld beschrijven”, zeggen ze bij 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.”