Afscheid van de Big K

De kans dat u en ik er bij de weight watchers straks ons voordeel mee gaan doen is gering, maar voor wetenschappers is het een belangrijk event: nu vrijdag zal de General Conference on Weights and Measures stemmen over nieuwe definities van eenheden, met als meest markante onderdeel het afscheid van de Big K – het blokje metaal dat de kilo definieert.

De Big K is een door wetenschappers gebruikte koosnaam voor het Internationale Prototype van de Kilogram (IPK). Dat is een blokje met welbepaalde afmetingen, gemaakt in een platina-iridium legering, dat sinds 1889 bewaard wordt in een geklimatiseerde kluis in de kelders van het Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) nabij Parijs. Het gewicht van het blokje geldt al meer dan een eeuw als de definitie van de kilogram.

De kilogram is dan weer een van de zeven basiseenheden die door het International Committee for Weights and Measures (CIPM) gedefinieerd worden als de basis voor het metrisch stelsel. De andere zes basiseenheden zijn de seconde, de meter, de ampère, kelvin, mol en de candela. Alle andere eenheden die we dagelijks gebruiken, zijn op een of andere manier af te leiden van die zeven basiseenheden.

Spreiding tot 50 µg

De kilo is in de reeks van zeven een buitenbeentje omdat de definitie ervan bepaald wordt door een artefact – de big K – en dus niet door een constante in de natuur. Aanvankelijk was de kilo gedefinieerd als de massa van 1 kubieke decimeter water bij het vriespunt maar dat bleek in de praktijk een moeilijk hanteerbare definitie, waarna dus beslist werd om het blokje in platina-iridium te maken.

Het materiaal en de vorm van het blokje werden zodanig gekozen dat men een stabiele standaard zou hebben. Toch hebben periodieke controles met zes officiële kopieën, die eveneens door het BIPM bewaard worden, aangetoond dat er op het gewicht van de blokjes doorheen de tijd een spreiding kon zitten die opliep tot 50 µg.

Kortom, het CIPM wilde al langer af van de Big K wegens onvoldoende nauwkeurig.

Overigens zijn de huidige definities voor ampère, Kelvin en mol ook deels afhankelijk van de kilogram. De onnauwkeurigheid in de massa van de Big K heeft dus ook op die basiseenheden een invloed.

Zeven constanten

De oplossing die vrijdag voorgelegd zal worden bestaat erin van de definitie van de basiseenheden terug te brengen tot de definitie van zeven constanten. Een daarvan, die we allemaal kennen, is de snelheid van het licht in vacuüm. Andere constanten zijn onder meer de constante van Planck, de Boltzmann constante en de elementaire lading, wat de elektrische lading is van één proton.

Wat de CIPM met deze definities doet, is geniaal in zijn eenvoud.

De constante van Planck, bijvoorbeeld, kon in het verleden enkel bepaald worden in wetenschappelijke experimenten maar het resultaat ervan was wel afhankelijk van de definitie van de kilo. Met andere woorden, afwijkingen in het gewicht van de Big K leidden op hun beurt onvermijdelijk tot een fout in de berekening van de constante van Planck.

Het voorstel dat nu voorligt bestaat erin van de contante van Planck decretaal vast te leggen en de experimenten die voordien gebruikt werden om de constante te bepalen, voortaan te gebruiken om te berekenen wat een kilo is. Uiteraard wordt de contante van Planck in het voorstel zodanig gedefinieerd dat de nieuwe kilo precies overeenkomt met de massa van good old Big K.

De constante van Planck wordt daartoe decretaal bepaald als zijnde 6.62607015 × 10–34 Js.

Met de zes andere constanten worden op een gelijkaardige manier ook de zes andere basiseenheden ondubbelzinnig vastgelegd.

Liefhebbers kunnen de General Conference on Weights and Measures vrijdag live volgen op www.youtube.com/thebipm

Op 15 november is de herdefinitie van de kilo het onderwerp van de zogenaamde Kiloconferentie op de Precisiebeurs in Veldhoven.

De foto bij dit artikel is een computer rendering van de Big K. In werkelijkheid heeft het blokje een hoogte en diameter van 39,17 mm.

© Productivity.be, 13/11/2018, Tekst: Erwin Vanvuchelen, Foto: American Institute of Physics


Feel free to share

Productivity.be Update Alerts

Wenst u regelmatig update alerts te ontvangen over nieuwe artikels en productoverzichten?

Agenda

AgriFoodTech, Brabanthallen ‘s-Hertogenbosch, 12-13/12/18
Indumation, Kortrijk Xpo, 6-8/2/19
RapidPro, Koningshof Veldhoven, 13-14/3/19
Meer


Productivity.be

is een publicatie van
Redactiebureau ConScript

Contact

Erwin Vanvuchelen
+32 (0)475 64 99 34
erwin@conscript.be
erwinvanvuchelen