Le kilogramme et l'évier de cuisine

En 1983, les physiciens de la 17e Conférence générale des poids et mesures ont décidé de redéfinir le mètre. Pendant un siècle jusque-là, le mètre était la distance entre deux points sur une barre de platine et d'iridium mesurée au point de fusion de la glace.

Le problème avec cette définition n'était pas seulement que ces conditions étaient quelque peu arbitraires et difficiles à standardiser lors d'une mesure mais que seule la personne en possession de la barre pouvait faire l'expérience. Les physiciens voulaient une mesure que plus ou moins n'importe qui pouvait faire.

La nouvelle définition est la distance parcourue par la lumière dans le vide pendant 1/299 792 458ème de seconde. En principe, toute personne disposant d'un pointeur laser, d'un chronomètre et de quelques autres éléments peut déterminer cette distance. D'un coup, le compteur est devenu open source.

Maintenant, les physiciens veulent faire de même pour le kilogramme, qui est actuellement défini comme la masse d'un cylindre de platine et d'iridium appelé le kilogramme prototype international.

C'est un problème car à chaque fois qu'il est ramassé, quelques atomes se détachent du cylindre le rendant imperceptiblement plus léger. Pour cette raison, presque personne n'est autorisé à mesurer la masse du kilogramme prototype international, qui est stocké dans un coffre-fort à Sèvres en France. Personne ne sait donc vraiment de quelle masse le kilogramme perd ou s'il prend le poids d'une fine couche de poussière et d'impuretés qui doit sûrement s'accumuler sur ses surfaces centenaires.

Mais par quoi le remplacer ? La suggestion la plus largement discutée est de faire appel à l'équivalence entre l'énergie et la masse pour une définition. Par exemple, une idée est qu'un kilogramme devrait être la masse d'un corps dont l'énergie équivalente est égale à celle d'un nombre de photons dont la somme des fréquences est exactement (299792458^2/66260693) × 10^41 hertz.

Si cela semble assez raisonnable, vous n'y avez probablement pas pensé aussi en détail que Ronald Fox du Georgia Institute of Technology et quelques amis.

Ils soulignent qu'un kilogramme basé sur l'équivalence masse-énergie ne peut être mesuré qu'à l'aide d'un équipement appelé balance du watt. Cela fait passer un courant à travers certaines bobines pour générer une force capable de supporter un kilogramme, ce qui lui permet d'être mesuré en termes de courant et de tension.

Mais une balance de watts est un kit coûteux et difficile à utiliser, selon Fox and co. Ils soulignent que celui qui appartient au National Institute of Standards and Technology est haut de deux étages, coûte 1,5 million de dollars à mettre en place et nécessite une équipe de 5 physiciens maximum pour fonctionner. Et même alors, les mesures sont notoirement sensibles au bruit.

Ce n'est pas vraiment un appareil avec lequel les scientifiques du monde entier voudront ou pourront jouer.

Alors Fox et co ont une autre suggestion. Pourquoi ne pas faire en sorte que le kilogramme soit égal à la masse d'un certain nombre d'atomes de carbone 12, en particulier 2250 × 28148963^3 d'entre eux ?

Un kilogramme serait alors un cube de carbone de 8,11 cm de côté (8,11 cm correspond à peu près à la longueur de 368 855 762 atomes de carbone placés côte à côte).

Avec cette définition, presque n'importe qui pourrait fabriquer un kilogramme dans sa propre cuisine avec du carbone et un couteau.

Le jour où nous avons fabriqué un kilogramme pourrait même être le genre d'amusement qui pourrait engager et inspirer une nouvelle génération de scientifiques, ce qui devrait être une raison suffisante pour décider.

Réf : arxiv.org/abs/1005.5139 : Une meilleure définition du kilogramme

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