Een korte geschiedenis van de kilogram, en waarom wetenschappers bereid zijn hem te herzien
Het metrieke stelsel had het meetstelsel moeten zijn voor alle mensen, op alle plaatsen, voor alle tijden – een stelsel dat de natuurlijke wereld als basis gebruikte. Maar in de eeuwen sinds koning Lodewijk XVI van Frankrijk een groep wetenschappers de opdracht gaf hem te helpen een nieuw systeem van meting te ontwikkelen, is gebleken dat veel van de grondslagen van het metrieke stelsel fundamenteel ondeugdelijk waren. Weinig aspecten van het systeem hebben meer problemen opgeleverd dan de maatstaf voor de kilogram, die mogelijk voorgoed verandert na een stemming deze week op de jaarlijkse Algemene Conferentie voor maten en gewichten.
De afgevaardigden lijken waarschijnlijk te zullen kiezen voor een nieuw meetsysteem, gedefinieerd in termen van een elektrische stroom, als basis voor de kilogram. Om te begrijpen waarom, is het nuttig om terug te gaan in de geschiedenis.
Vóór de kilogram, was er het “graf”. Dit, zo stelde de koning eind 1700 voor, zou een standaardmaat zijn gebaseerd op het gewicht van een liter water net boven het vriespunt. (Om de “ware massa” te vinden, zou het in vacuüm worden gewogen.) Deze onvervreemdbare maat werd uiteindelijk omgedoopt tot de kilogram, met de gram – een duizendste van zijn gewicht – als de belangrijkste eenheid.
Maar er waren een paar problemen met de aanpak. Om te beginnen is het in wezen onmogelijk om een open vat met vloeistof in vacuüm te wegen, en de luchtdruk heeft een aanzienlijke invloed op de massa. Toen wetenschappers in 1799 probeerden een decimeter water opnieuw te wegen, was het eindresultaat slechts 99,92072% van de massa van de voorlopige kilogram die vier jaar eerder was gemaakt. Een dergelijke foutmarge vereiste een andere absolute standaard als kernmeting, een die door niets zou worden beïnvloed, niet in het minst door de grillen van de lucht die hem omringt.
De oplossing kwam een eeuw later, in de vorm van een kleine metalen cilinder gemaakt van platina en iridium. Dit was uiteindelijk de ur-kilogram, de ultieme kilogram, de onschendbare kilogram. Het zou buiten het bereik van de horden worden gehouden, onder een Russische pop-achtige serie stolpen worden geplaatst en worden opgesloten in een kluis in de buitenwijken van Parijs. (Tientallen kopieën zouden elders worden bewaard en worden gebruikt om de weeg- en meetsystemen van de afzonderlijke landen te standaardiseren.)
De afgelopen 129 jaar heeft het Parijse origineel – het Internationale Prototype Kilogram – gediend als de basis voor wat wij kennen als het kilogram. Af en toe wordt het eruit gehaald en gewogen, zoals men zou kunnen doen met elke internationale standaard van meting. Maar hoewel het per definitie altijd één kilogram weegt, lijkt het IPK aan massa te hebben ingeboet ten opzichte van de massa van de kopieën. Theorieën te over; misschien hebben de kopieën luchtmoleculen geabsorbeerd, of misschien hebben technici die het origineel hanteren het te krachtig schoongemaakt en er een atoom afgeschaafd.
Veel metrologici lijken zowel overtuigd als geërgerd door de fecklessness van de huidige meting van de kilogram. Stephan Schlamminger, een natuurkundige aan het Amerikaanse National Institute of Standards and Technology, zei tegen The Guardian: “Als buitenaardse wezens ooit de aarde bezoeken, waar zouden we dan anders over praten dan over natuurkunde? Als we over natuurkunde willen praten, moeten we het eens worden over een reeks eenheden, maar als we zeggen dat onze eenheid van massa gebaseerd is op een klomp metaal die we in Parijs bewaren, worden we het lachertje van het heelal.”
De zwaarwegende stemming van deze week kan de eeuwenoude eerbied rond dit unieke metalen blokje voorgoed wegnemen.