Das neue Kilogramm aus Braunschweig

Das internationale Urkilogramm ist reif fürs Museum: Darin sind sich Physiker aus aller Welt einig. Seit nunmehr fast 130 Jahren verkörpert ein kleiner Zylinder aus Platin-Iridium, der in einem Tresor bei Paris aufbewahrt wird, das Kilogramm. Dumm nur, dass dieses Artefakt stetig an Masse verliert – ganz zum Unbehagen der Physiker. Wie die Einheiten Meter und Sekunde, soll das Kilogramm daher künftig über eine unveränderliche Naturkonstante definiert werden. So wäre es endlich in Stein gemeißelt, gültig für alle Zeiten und Kulturen. Was lange Zeit ein Traum der Wissenschaftler war, rückt nun in greifbare Nähe. Denn Forschern der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig ist es gelungen, Rezept und Zutaten für die Neudefinition des Kilogramms anzubieten. 2018 soll es soweit sein – wenn die internationale Fachwelt zustimmt.

Der internationale Kilgoramm-Prototyp (das „Urkilogramm“), aufbewahrt unter drei Glasglocken im Internationalen Büro für Maß und Gewicht (BIPM) in Sèvres bei Paris. Foto: PTB/BIPM

An das Kilogramm-Backen können sich derzeit nur die Profi-Bäcker der PTB heranwagen. Denn ihr Rezept ist alles andere als leichte Kost: „Nehmen Sie nahezu isotopenreines, aufwendig angereichertes Silizium, formen Sie dieses zu dem rundesten Objekt der Welt und zählen Sie im Anschluss die Atome in der Kugel.“ So ließe sich der erste Schritt beim Backen beschreiben. Das Zählen der Atome haben die Braunschweiger Wissenschaftler in den vergangen Jahren fast perfektioniert: Den wachsamen Augen der Physiker entgehen nur alle hundertmillionen Atome ein bis zwei Atome. Sind diese gezählt, ist es für Physiker nur noch ein kleiner Sprung auf die Ebene der unveränderlichen Naturkonstanten.

Dank jahrelanger Forschung könnten die Braunschweiger Silizium-Kugeln künftig das Maß aller Dinge bzw. Gewichte sein. Sie sind nicht nur wesentlich stabiler als das Urkilogramm, sondern auch jederzeit reproduzierbar. Dafür sorgt das Kochbuch der PTB, das diese nur allzu gerne mit der Welt teilt. Und auf die Frage „Wer hat’s gemacht?“ lautet dann die Antwort: die Braunschweiger! Wer die passende Technik zur Hand hat, kann sich somit sein eigenes Kilogramm backen. Alternativ gibt’s die Kugeln in verschiedenen Varianten auch im Back-Shop der PTB zu kaufen. Über eines dieser rundesten Objekte der Welt durfte sich Braunschweigs Oberbürgermeister, Ulrich Markurth, zu seinem 60. Geburtstag freuen. Eine wirklich runde Kugel für einen runden Geburtstag!

Damit sich die Fachwelt im Herbst 2018 auf die Neudefinition des Kilogramms einlässt, muss unter anderem eine Bedingung erfüllt sein: Ein zweites, unabhängiges Experiment muss ebenfalls die Grundlage für die perfekte Definition des Kilogramms liefern. Glücklicherweise ist das Forschern in den USA und Kanada mittels einer Watt-Waage bereits gelungen. Der Neudefinition des Kilogramms steht somit nichts mehr im Wege. Die Forschungen in der PTB bilden dafür einen Eckpfeiler. Künftig gibt Braunschweig damit in führender Position den Ton an, wenn es darum geht, unseren Waagen zu sagen, was ein Kilogramm ist.

Artikelbild: In der frisch gereinigten Silizium-Kugel spiegelt sich PTB-Mitarbeiter Volker Görlitz. Foto: PTB