Das Kilogramm im neuen SI

Abstract

Zusammenfassung Am 20. Mai 2019 hat die Generalkonferenz für Maße und Gewichte die Definition zur Darstellung der Einheiten grundlegend erneut. Die Einheit Kilogramm des Internationalen Einheitensystems (SI) stand besonders im Fokus, da vermutet wurde, dass sich die Masse des Internationalen Kilogramm Prototyps (IPK) über die Zeit ändert. Wie auch andere SI-Einheiten wird das Kilogramm nun nicht mehr durch einen weltweit einzigen physikalischen Körper dargestellt, sondern über physikalische Konstante. Auswirkungen auf industrielle oder gesellschaftliche Anwendungen hat die neue Definition nicht, auch wenn sich die Genauigkeit der nationalen Massenormale etwas verschlechtert hat. Die Chancen liegen dagegen in der Vielfalt, mit der das Kilogramm künftig dargestellt werden kann. Grundlage für die neue Realisierung bilden derzeit zwei Experimente, die „Kibble-Waage“ (Kibble-Balance: KB) und die „X-Ray Crystal Density Method“ (XRCD-Methode). Letztere basiert auf Kugeln aus monokristallinem isotopenangereichertem Silizium. Systematische Abweichungen zwischen den beiden Experimenten zeigen, dass eine dreistufige Übergangsphase notwendig ist, um die grundlegende Stabilität für die Weitergabe der Größe Masse zu gewährleisten. Der IPK und ein sogenannter Consensus Value (CV) spielen dabei eine besondere Rolle. Die gute Handhabbarkeit und Stabilität von Silizium haben dazu geführt, dass die in der XRCD-Methode verwendeten Siliziumkugeln in ihrer natürlichen Isotopenzusammensetzung auch als sehr stabile Massenormale eingesetzt werden.