Weltmetrologietag Abschied vom Ur-Kilo: Darum wird es ersetzt

Weil das Ur-Kilo an Gewicht verloren hat, muss es weichen. Fortan wird die Masse an einer natürlichen Maßeinheit ausgerichtet.

Das Kilo ist leichter geworden. Um 50 Mikrogramm in den vergangenen 130 Jahren. Grund genug für Wissenschaftler aus aller Welt, das Referenzmaß für die Gewichtseinheit neu zu definieren. Auf der Generalkonferenz der Meterkonvention in Versailles haben sich Mess­experten aus rund 60 Ländern im Herbst darauf geeinigt, das Kilogramm künftig über eine Naturkonstante zu bestimmen. Seit 20. Mai, dem Weltmetrologietag, gilt das neue Kilogramm.

Bisher gab das Ur-Kilo das "Maß aller Massen" vor: Ein 3,9 Zentimeter hoher und ebenso dicker Metallzylinder aus 90 Prozent Platin und zehn Prozent Iridium, der geschützt unter drei Glasglocken in Paris lagert. Alle drei Jahrzehnte wurde das Ur-Kilo aus seinem Tresor im "Internationalen Büro für Maß und Gewicht" geholt und mit seinen 70 offiziellen Kopien verglichen. Eine davon befindet sich in der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig.

Max Planck als Vordenker

Weil das Ur-Kilo aus bisher unbekannten Gründen immer leichter wird, wird die Masse fortan an einer natürlichen Maßeinheit ausgerichtet – eine Idee, die der Begründer der Quantenphysik, Max Planck, schon um 1900 ins Spiel gebracht hatte. Nach Meter und Sekunde, die schon vor Jahrzehnten über Lichtgeschwindigkeit und Atomuhren an Naturkonstanten ausgerichtet wurden, gilt dies nun auch für Kilogramm, Ampere (Stromstärke), Kelvin (Temperatur) und Mol (chemische Stoffmenge).

Zur Neudefinition des Kilogramms setzen die Wissenschaftler an der PTB auf die sogenannte Avogadro-Konstante. Diese gibt die Teilchenzahl eines Körpers an, wenn Masse und Volumen bekannt sind. Im Umkehrschluss lässt sich das Gewicht aus Teilchenzahl und Volumen ermitteln. Was zunächst einfach klingt, gestaltet sich in der Praxis extrem schwierig. In den metrologischen Laboratorien der PTB nutzen Wissenschaftler die Röntgenstrukturanalyse, um die Teilchenzahl einer Kugel aus hochreinem Silizium zu bestimmen.

Waage wiegt weiter richtig

Auf das tägliche Leben wirkt sich das neue Kilogramm nicht aus, betont die PTB. Niemand müsse befürchten, dass seine Waage falsche Werte anzeigt. Der entscheidende Fortschritt, den die Naturkonstanten für das internationale Einheitensy stem bringen, sei die technische Offenheit bezüglich der Messgenauigkeit. Egal, wie genau unsere Nachfahren messen können, durch die Naturkonstante bleibt das Kilo immer ein Kilo, egal an welchem Ort es sich befindet und zu welcher Zeit gemessen wird. ste