spacer.png, 0 kB
Volg Cursor via Twitter Volg Cursor via Facebook Cursor RSS feed
spacer.png, 0 kB

spacer.png, 0 kB
Cursor in PDF formaatCursor als PDF
    PrintE-mail Tweet dit artikel Deel dit artikel op Facebook
    Vox Academica
    Dr. Peter Bobbert, UHD Theory of Polymers and Soft matter, Technische Natuurkunde
    Natuurkundige revolutie in zicht door de nieuwe kilo
    Internationale wetenschappers zijn deze week bijeen gekomen om de herdefiniëring van de kilo te bespreken. De kilo is namelijk nog de enige SI-eenheid (het Internationale Stelsel van Eenheden) die door een fysiek object wordt gedefinieerd. Het probleem is echter dat deze cilinder van platina en iridium een schommelende massa heeft. Er willen om onduidelijke redenen nog wel eens wat atomen afgaan, of juist vuiltjes bijkomen. Tijd dus voor een wetenschappelijke formule. Maar waarom is het zo lastig een waterdichte definitie van de kilo te vinden, en wat heeft deze herdefiniëring verder tot gevolg?

    "Al in 2005 werd besloten dat er een nieuwe definitie van de kilo zou moeten komen. Maar tot op heden is er nog steeds geen overeenstemming bereikt over de manier waarop de kilo bepaald moet gaan worden", legt theoretisch fysicus dr. Peter Bobbert uit. "Er zijn ruwweg twee manieren om de kilo heel nauwkeurig te definiëren: door het tellen van atomen en met de zogenaamde wattbalans. Bij die eerste optie wordt een bepaalde hoeveelheid atomen van een bepaald materiaal zeer nauwkeurig geteld. Silicium-28 is bijvoorbeeld heel geschikt, dat is de meest voorkomende stabiele isotoop van silicium. Daarna kun je dus zeggen: een kilo is precies zoveel atomen silicium. Je moet dan denken aan een hoeveelheid in de range van 1023 tot 1024 atomen, dat is gigantisch veel. Maar er zijn technieken om al die atomen te tellen, dus het is mogelijk. Bovendien is deze manier makkelijk te begrijpen. En dat speelt ook een rol, want naast de wetenschappelijke betekenis heeft de kilo ook een commercieel en cultureel belang: mensen willen een kilo kunnen vastpakken."

    "Ik denk echter dat de wattbalans de nieuwe kilo gaat definiëren. Die is mogelijk net iets nauwkeuriger dan de atoomtelling. Door de standaard kilo op zo'n balans te zetten in een magnetisch veld, kan de elektromagnetische kracht bepaald worden die nodig is om die kilo in evenwicht te houden. In principe vergelijk je zo de elektromagnetische kracht met de mechanische kracht. Hierbij maak je gebruik van de kwantummechanica om in de balans het voltage en de stroom uiterst precies vast te leggen. En dat maakt deze manier heel nauwkeurig."

    "In 2005 waren de foutmarges van beide methodes nog te groot. Maar de techniek heeft niet stil gestaan. De laatste jaren is er veel vooruitgang geboekt in het maken van een precisie wattbalans. Toch zijn de huidige resultaten nog niet consistent genoeg."

    "De ontwikkeling van supersnelle elektronica is fantastisch geweest voor het vastleggen van de SI-eenheden seconde en meter, maar de kilo bleef een lastige klant. En de definities voor de SI-eenheden ampère, candela en mol zijn aan de kilo gekoppeld. Daarom zal een nieuwe definitie van de kilo al deze eenheden ook exacter maken. Hoewel het gaat om cijfers ver achter de komma, kan ik toch wel zeggen dat er een behoorlijke revolutie zit aan te komen."

    "Het zal nog wel even duren voor er een definitief besluit komt, maar ik denk zeker dat we aan het eind van dit decennium een nieuwe kilo hebben. En de oude Parijse standaardkilo? Die is met de huidige platinaprijzen al snel zo'n 40.000 euro waard en wordt dus vast niet zo maar bij het oud vuil gezet..." (NT)


    Dr. Peter Bobbert. Foto | Bart van Overbeeke