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StartseiteForschung aktuellUr-Kilogramm adé16.11.2018

Internationales EinheitensysteUr-Kilogramm adé

Kilogramm, Kelvin und Co – sie werden neu definiert. Dafür stimmten jetzt die Teilnehmer der Generalkonferenz für Maß und Gewicht in Versailles. Eine Ära geht damit zuende, eine andere ist eingeläutet. Ein Moment, auf den die Fachwelt jahrzehntelang mit äußerster Akribie hingearbeitet hat.

Christiane Knoll im Gespräch mit Frank Grotelüschen

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Das Bild zeigt einen Prototypen des Urkilogramms (undatiertes Handout der Physikalisch Technischen Bundesanstalt). Es steht gut behütet unter drei Glasglocken bei Paris.  (dpa / Physikalisch-Technische Bundesanstalt)
Das Ur-Kilo, das nicht mehr ein Kilo wiegt, Physiker suchen ein neues Maß (dpa / Physikalisch-Technische Bundesanstalt)
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Christiane Knoll: Seit 1889 liegt es in einem Tresor in Paris. Das Ur-Kilogramm. Von Zeit zu Zeit haben altmodisch gekleidete Männer es herausgeholt zum Abstauben: Handpolitur mit Ethanol getränktem Hirschleder, danach ein heißes Dampfbad. Jetzt ist auch dieser Anachronismus besiegelt: Zusammen mit dem Kelvin und dem Ampere werden die letzten Vertreter des Internationalen Einheitensystems neu geregelt. Der große Moment fand statt in Versailles, bei der Generalkonferenz für Maß und Gewicht und verfolgt hat das Ereignis für uns mein Kollege Frank Grotelüschen. Frank, was hat sich da heute Mittag abgespielt?

Frank Grotelüschen: Ja das alles spielte sich im Kongresspalast von Versailles ab, der war vollbesetzt mit Abgesandten aus aller Welt, aus mehr als 50 Staaten. Und die haben darüber abgestimmt, ob das Internationale Einheitensystem, das SI, grundlegend renoviert wird. Diese Abstimmung lief im Grunde ganz einfach ab: Der Präsident des Komitees für Maß und Gewicht hat alle Länder nacheinander aufgerufen. Die jeweiligen Abgesandten sind dann aufgestanden und haben laut "Yes" gerufen. Und zum Ende hin hörte sich das Ganze dann so an. Die Neuordnung des Internationalen Einheitensystems, und das war auch nicht weiter überraschend, genau so war es erwartet worden.

Knoll: Warum musste das Internationale Einheitensystem jetzt verändert, was war das Problem?

Grotelüschen: Ja, das Einheitensystem fußt auf 7 Basiseinheiten, also Kilogramm, Meter und Sekunde, aber auch Kelvin und Ampere. Alle anderen Einheiten also Volt oder Watt lassen sich von diesen sieben Basiseinheiten ableiten. Allerdings basierten drei dieser "Glorreichen Sieben" – also konkret Kilogramm, Kelvin und Ampere –  bislang noch auf sehr alten Definitionen z.T. aus dem Jahr 1889. Beim Kilogramm war das Maß aller Dinge bislang das Ur-Kilogramm, also so ein kleiner Metallzylinder aus Platin-Iridium, der in einem Tresor bei Paris lagert und regelmäßig mit Hirschleder und Dampfbad gereinigt wird. Also wirklich ein Anachronismus, zumal die Fachwelt vermutet, dass dieses Ur-Kilogramm im Laufe der Zeit sogar etwas leichter geworden ist, vielleicht eben durch dieses regelmäßige Polieren. 

Bei anderen Einheiten jedenfalls hat man diesen Anachronismus schon länger beseitigt – etwa beim Meter. Da gab es bis 1960 den Ur-Meter, also auch so einen Stab aus Platin-Iridium, aber der ist mittlerweile ersetzt durch etwas Unveränderliches: Er ist definiert über die Lichtgeschwindigkeit, also eine Naturkonstante. Und heute in Versailles nun wurde beschlossen, auch die Einheiten Kilogramm, Kelvin und Ampere auf Naturkonstanten zu beziehen.

Knoll: Warum kommt diese Umstellung erst jetzt? Warum hat das so lange gedauert?

Grotelüschen: Dafür musste eine entscheidende Voraussetzung erfüllt sein. Bevor man nämlich eine Naturkonstante als Grundlage verwenden kann, muss man sie erst mal so präzise wie möglich messen, muss also  ihren genauen Wert herausfinden. Und genau dafür waren extrem aufwändige Experimente nötig. Beim Kilogramm z.B. hat man in der PTB in Braunschweig die rundesten Kugeln der Welt hergestellt und dann mit Präzisionslasern vermessen, um daraus den Wert der sogenannten Planck-Konstante zu ermitteln. Parallel dazu haben Forscher aus den USA und Kanada diesen Wert mit einer anderen Methode bestimmt, der sogenannten Watt-Waage. Und all diese Vorarbeiten haben eben Jahrzehnte gedauert. Und erst jetzt waren die Resultate genau genug für eine Neudefinition des Kilogramms.

Knoll: Was heißt das jetzt  für die Praxis? Was kommt als nächstes?

Grotelüschen:  Ja zunächst einmal wurde die Neudefinition zwar heute beschlossen, aber in Kraft tritt sie erst am 20. Mai 2019, am Weltmeteorologietag. Und dann wird sich erstmal nur was ändern für die nationalen Meteorologie-Labors, wie die PTB, die Physikalisch-Technische Bundesanstalt. Dort wird man dann nicht mehr nach Paris fahren müssen, um Referenz-Massestücke mit dem Urkilogramm anzugleichen. Denn nun mit der neuen Definition kann sich dann jedes Labor auf der Welt quasi sein eigenes Ur-Kilo herstellen, um damit Gewichte zu eichen – was sich dann letztlich auch auf die Gewichtsstücke beim Gemüsehändler auswirkt.

Auf lange Sicht dürfte sich die Umstellung aber auch in der Wissenschaft und der Industrie auswirken – und zwar überall dort, wo mit extremer Präzision gemessen wird. Da hat man dann mehr Gewissheit als jetzt, dass das, was man misst, auch wirklich stimmt.

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