De nieuwe definitie van de kilogram is weer een stap dichterbij. Ook het Amerikaanse NISt heeft nu een wattbalans die de constante van Planck nauwkeurig genoeg kan bepalen, meldt het tijdschrift Review of Scientific Instruments.

Die kilogram is nog altijd gedefinieerd als de massa van een blok platina in het Franse Sèvres. Maar die massa is zowel afhankelijk van vette vingers als van overenthousiaste pogingen om ze er af te poetsen. Vandaar dat al jaren wordt gewerkt aan een herdefinitie waar geen fysieke massa meer te pas komt, maar een natuurkundige constante die per definitie onveranderlijk is. Voor alle andere SI-eenheden bestaat zo’n definitie allang.

Uiteraard moet de kilogram daarbij wel dezelfde massa houden. Daarvoor zul je één keer de omrekenfactor van het blok platina naar de gekozen constante voldoende nauwkeurig moeten bepalen. En dát is tot nu toe het grote struikelblok.

Als natuurconstante kun je in principe zowel het getal van Avogadro nemen (en moleculen tellen) als h, de constante van Planck. Jaren geleden is al besloten dat die laatste om praktische redenen de voorkeur geniet. Maar deze constante, in theorie 6,626070040(81)×10⁻³⁴ J s, is nooit nauwkeurig genoeg gemeten.

Dat denkt men wél te kunnen doen met zogeheten wattbalansen, die massa vertalen naar elektrische stroom en spanning. Wereldwijd zijn er voor dit doel tot nu toe vijf gebouwd, en de internationale wetenschappelijke gemeenschap is pas tevreden als drie daarvan h meten tot op 50 nanowatt per watt nauwkeurig. Eén van de drie moet zelfs 20 nW/W halen.

En het National Institute of Standards en Technology meldt nu trots dat haar NIST-4 wattbalans, twaalf meter onder de grond in een tegen radiosignalen afgeschermd lab, bij de eerste pogingen al 34 nW/W haalde. Gehoopt was op hooguit 200 nW/W. De gemeten waarde was 6,626 069 83(22) × 10⁻³⁴ J s, wat binnen de onzekerheidsmarges net overlapt met de theoretische waarde.

Twee andere wattbalansen zitten ook al op dit niveau. Als ééntje nu nog de vereiste 20 nW/W haalt, lukt het wellicht om de deadline voor de introductie van de nieuwe kilogram, in 2018, daadwerkelijk te halen.

bron: NIST