Combien coûte un kilogramme ? Voici une nouvelle façon de le mesurer
Jusqu'ici, la masse d'un cylindre métallique enfermé en France. Maintenant, en train d'être redéfini sur la base d'une constante physique.
Une réplique du Grand K au BIPM en France. La pièce de métal cylindrique, norme du kilogramme depuis 1889, est en passe de perdre ce statut. (Photo Reuters) Combien coûte un kilogramme ? Au fil des siècles, il a été défini et redéfini, avec une norme en place depuis 1889. Appelé Le Grand K, un cylindre de platine-iridium est enfermé dans un bocal au Bureau international des poids et mesures (BIPM) à Sèvres, près de Paris. Depuis près de 130 ans, la masse de ce cylindre est la norme internationale du kilogramme.
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Pas plus. Vendredi, des représentants de 60 pays ont voté à Versailles, en France, pour redéfinir le SI, ou le système international d'unités. Le kilogramme, l'unité SI de masse, est l'une des quatre unités fondamentales en cours de redéfinition, les autres étant l'ampère (courant), le Kelvin (température) et la mole (quantité de substance). La définition du kilogramme sera désormais basée sur un concept de physique appelé constante de Planck. Les changements entrent en vigueur le 20 mai 2019. Pourquoi redéfinir les unités fondamentales ? Parce que les scientifiques veulent créer un système de mesure entièrement basé sur des propriétés fondamentales immuables de la nature. Le Grand K, le kilogramme prototype international, est le dernier objet physique utilisé pour définir une unité SI. Il est loin d'être immuable - il devient poussiéreux et est affecté par l'atmosphère, et lorsqu'il est nettoyé, il est vulnérable au changement, aussi infime soit-il.
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La constante de Planck, en revanche, n'est que cela, une constante, même si elle est complexe - c'est une quantité qui relie l'énergie d'une particule lumineuse à sa fréquence. Il est décrit dans une unité qui contient le kilogramme. Il y a sept unités fondamentales. Toute autre unité de mesure peut être dérivée d'une ou plusieurs de ces sept unités : l'unité de vitesse, par exemple, prend en compte les unités de distance et de temps. Alors que quatre des unités fondamentales, dont le kilogramme, sont en cours de redéfinition, les trois autres reposent déjà sur des propriétés immuables de la nature. Ce sont la seconde (temps), le mètre (distance) et la candela (intensité lumineuse, une mesure de la luminosité de la lumière).
Normes de mesure
L'humanité a adopté la science de la mesure il y a des millénaires, diverses civilisations tirant leurs propres unités. La mesure indienne du temps, par exemple, est largement reconnue comme la plus ancienne au monde. Ce n'est qu'en 1875, avec la création du BIPM, que la mesure a commencé à être normalisée à l'échelle internationale. Un traité appelé Convention du Mètre a été signé entre 60 pays, débouchant sur des normes internationales. Le BIPM rend compte à la Conférence générale des poids et mesures (CGPM), à laquelle
L'Inde est devenue signataire en 1957. Le système SI a été adopté en 1960. Les définitions originales des unités les plus élémentaires étaient simples. Jusqu'en 1875, le mètre était défini comme 1/10 de million de la distance entre le pôle Nord et l'équateur. La Convention du Mètre a adopté un artefact standard (plus tard mis au rebut) - une barre de platine conservée à Paris, le
compteur prototype international. Du mètre dérive le centimètre, du centimètre, à son tour, dérive le litre. Avant Le Grand K, le kilogramme était défini comme la masse d'un litre d'eau au point de congélation.
La seconde était initialement basée sur la durée d'une journée de 24 heures ; en 1956, la norme a été fixée à une fraction de l'année solaire.
Ce n'est qu'au milieu du 20e siècle que les définitions les plus complexes ont commencé à être adoptées.
Les nouvelles définitions
Depuis 1967, la seconde est définie comme le temps qu'il faut pour qu'une certaine quantité d'énergie soit libérée sous forme de rayonnement à partir d'atomes de césium-133. Ceci est devenu la base de toutes les mesures du temps et est utilisé dans les horloges atomiques.
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Une fois le second défini, le compteur s'est mis en place. Ceci était basé sur une autre constante universelle : la vitesse de la lumière. Aujourd'hui, le mètre est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 de seconde (ce qui est déjà défini). Le kilogramme vient ensuite. La constante de Planck, sur laquelle elle est basée, est généralement mesurée en joules secondes, mais elle peut également être exprimée en kilogrammes mètres carrés par seconde, explique le physicien Kevin Pimbblet dans un article de The Conversation. Nous savons ce qu'est une seconde et un mètre d'après les autres définitions. Ainsi, en ajoutant ces mesures, ainsi qu'une connaissance exacte de la constante de Planck, nous pouvons obtenir une nouvelle définition très précise du kilogramme, écrit Pimbblet.
Est-ce que toute cette redéfinition aide vraiment la science ? En effet, la nouvelle définition de la seconde a contribué à faciliter la communication à travers le monde via des technologies comme le GPS et Internet. De la même manière, note un rapport de Reuters, … les experts disent que le changement du kilogramme sera meilleur pour la technologie, la vente au détail et la santé – bien que cela ne changera probablement pas beaucoup le prix du poisson.
(Ce rapport, initialement mis en ligne vendredi, a été mis à jour après le vote)
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