Eine kurze Geschichte des Kilogramms und warum Wissenschaftler bereit sind, es zu überarbeiten
Es sollte das Maßsystem für alle Menschen, an allen Orten und für alle Zeiten sein – eines, das die natürliche Welt als Grundlage hat. Doch in den Jahrhunderten, seit König Ludwig XVI. von Frankreich eine Gruppe von Wissenschaftlern beauftragte, ihm bei der Entwicklung eines neuen Maßsystems zu helfen, hat sich gezeigt, dass viele der Grundlagen des metrischen Systems grundlegend falsch sind. Nur wenige Merkmale des Systems waren problematischer als der Messstandard für das Kilogramm, der sich nach einer Abstimmung, die diese Woche auf der jährlichen Generalkonferenz für Maße und Gewichte ansteht, endgültig ändern könnte.
Die Delegierten werden sich wahrscheinlich für ein neues Messsystem entscheiden, das in Form von elektrischem Strom als Grundlage für das Kilogramm definiert ist. Um zu verstehen, warum das so ist, ist es nützlich, in die Geschichte zurückzugehen.
Vor dem Kilogramm gab es das „Grab“. Der König schlug in den späten 1700er Jahren ein Standardmaß vor, das auf dem Gewicht eines Liters Wasser knapp über dem Gefrierpunkt basierte. (Dieses unveräußerliche Maß wurde schließlich in Kilogramm umbenannt, wobei das Gramm – ein Tausendstel seines Gewichts – die Schlüsseleinheit darstellte.
Es gab jedoch einige Probleme mit diesem Ansatz. Zunächst einmal ist es praktisch unmöglich, ein offenes Gefäß mit einer Flüssigkeit im Vakuum zu wiegen, und der Luftdruck hat einen erheblichen Einfluss auf die Masse. Als Wissenschaftler 1799 versuchten, einen Dezimeter Wasser erneut zu wiegen, betrug das Endergebnis gerade einmal 99,92072 % der vier Jahre zuvor ermittelten Masse des provisorischen Kilogramms. Eine derartige Fehlermarge erforderte einen anderen absoluten Standard als Kernstück der Messung, der durch nichts beeinträchtigt werden durfte, auch nicht durch die Unwägbarkeiten der Luft, die ihn umgibt.
Die Lösung kam ein Jahrhundert später in Form eines kleinen Metallzylinders aus Platin und Iridium. Dies war schließlich das Ur-Kilogramm, das ultimative Kilogramm, das unantastbare Kilogramm. Es würde von den Horden ferngehalten, unter einer Reihe von Glockengläsern im Stil einer russischen Puppe aufbewahrt und in einem Tresor am Stadtrand von Paris eingeschlossen werden. (Dutzende von Kopien würden anderswo aufbewahrt und zur Standardisierung der Gewichts- und Maßsysteme der einzelnen Länder verwendet.)
In den letzten 129 Jahren diente das Pariser Original – das Internationale Kilogrammprototyp – als Grundlage für das, was wir als Kilogramm kennen. Gelegentlich wird es herausgenommen und gewogen, so wie man es mit jedem internationalen Messstandard tun kann. Aber obwohl es per Definition immer ein Kilogramm wiegt, scheint das IPK im Verhältnis zur Masse der Kopien an Masse verloren zu haben. Es gibt viele Theorien: Vielleicht haben die Kopien Luftmoleküle absorbiert, oder die Techniker haben das Original zu stark gereinigt und dabei das eine oder andere Atom abgeschabt.
Viele Metrologieexperten scheinen sowohl überzeugt als auch verärgert über die Unzulänglichkeiten der derzeitigen Kilogrammmessung. So sagte Stephan Schlamminger, Physiker am US National Institute of Standards and Technology, dem Guardian: „Wenn Außerirdische jemals die Erde besuchen sollten, worüber sollten wir dann noch reden, außer über Physik? Wenn wir über Physik reden wollen, müssen wir uns auf eine Reihe von Einheiten einigen, aber wenn wir sagen, dass unsere Masseneinheit auf einem Metallklumpen basiert, den wir in Paris aufbewahren, werden wir zum Gespött des Universums.“
Das gewichtige Votum dieser Woche könnte die jahrhundertealte Ehrfurcht vor diesem einzigartigen Metallklotz endgültig beseitigen.