De kilo zoals we die kennen krijgt een nieuwe definitie

Bij de groenteafdeling in de supermarkt en thuis op de weegschaal zult u er niks van merken, maar achter de schermen voltrekt zich vrijdagochtend een ware revolutie. De kilo, en drie andere bekende grootheden, krijgen dan een volledig nieuwe definitie. Althans: als de stemming om 11.00 uur in Versailles, onder vertegenwoordigers van 57 landen, zo verloopt als kenners verwachten.

Die stemming wordt georganiseerd door het vermaarde Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) in Parijs. Daar regelen zogeheten metrologen de exacte waarden van onze belangrijkste eenheden, zoals de kilogram, de meter en de seconde. Eenheden waarbij het soms letterlijk van levensbelang is dat iedereen het over hetzelfde heeft. Wanneer, pak ’m beet, een aannemer en een betonleverancier een andere kilogramdefinitie hanteren, kan het gebouw dat ze samen bouwen immers zomaar instorten.

De huidige herdefinitie speelt zich overigens af op veel kleinere schaal dan die van gebouwen en is daarom vooral van belang voor natuurkundigen. Zij moeten bij hun zoektocht naar de fundamentele eigenschappen van de werkelijkheid heel nauwkeurig te werk gaan.

Terwijl de definitie van andere standaardmaten verschoof, bleef de kilogram achter. De meter, bijvoorbeeld, was vroeger nog een fysiek voorwerp, maar is tegenwoordig gedefinieerd aan de hand van een natuurconstante; een onveranderlijke eigenschap van moeder natuur, zoals de lichtsnelheid. Ook bij de kilogram en andere eenheden bepleiten fysici zo’n verschuiving: een definitie gebaseerd op de eigenschappen van de natuur, zodat altijd zeker is dat iedereen het over hetzelfde heeft.

Lichter gepoetst

Bij de kilogram was vooral dat laatste niet langer het geval. Die werd gedefinieerd aan de hand van de standaardkilo: een glimmende cilinder platina-iridium, bijnaam ‘Le grand K’, opgeslagen in de kluis van het BIPM. Maar Le grand K bleek niet erg betrouwbaar meer. Iets te vaak afgestoft wellicht, de buitenste atomen per ongeluk weggepoetst. ‘We zagen de kilogram daardoor de afgelopen decennia verschuiven’, zegt natuurkundige Dries van Oosten (Universiteit Utrecht), zelf niet bij het BIPM betrokken.

Een herdefinitie stond daarom al even in de planning. De kilo zou je volgens fysici het best kunnen definiëren aan de hand van de constante van Planck, een natuurconstante die de verhouding tussen de energie en de golflengte van een lichtdeeltje weergeeft. ‘Leuk voor theoretici’, zegt Van Oosten. ‘Maar experimentele natuurkundigen willen dan weten: hoe méét je de nieuwe kilo? Dat bleek nog behoorlijk lastig.’

Metrologen gebruiken daarvoor een geraffineerd en complex experiment, de zogeheten Kibble-balans, waarvan op de hele wereld slechts één voldoende nauwkeurig exemplaar bestaat. ‘Ze zijn inmiddels met de vierde versie van die balans bezig, maar nu is hij nauwkeuriger dan metingen met de standaardkilo’, zegt Van Oosten.

In zijn kielzog trekt de nieuwe kilo ook drie andere eenheden mee. Allereerst de ampère, waarmee je de hoeveelheid elektrische stroom beschrijft. ‘Die wordt nu nog gedefinieerd aan de hand van de kilogram - een beetje gek, natuurlijk’, zegt Van Oosten. De nieuwe definitie knoopt de ampère vast aan de lading van het elektron.

Ook de mol hing vast aan de kilogram. ‘Die was gedefinieerd als de hoeveelheid atomen in 12 gram koolstof’, zegt Van Oosten. Dat gaat nu op de schop. Tot slot krijgt ook temperatuurmaat Kelvin een nieuwe definitie. Van Oosten: ‘Die hing niet vast aan de kilogram, maar zou straks de laatste grootheid zijn die niet vastzit aan een natuurconstante.’