De kilo is dood, leve de kilo!

Dé kilo weegt geen kilo meer. Daarom verdwijnt over een jaar de kilogram, althans de wereldwijde fysieke referentiekilogram: vanaf dan wordt 1 kilogram bepaald door een wiskundige formule en niet langer door een fysiek object. Maar wat verandert er nu precies en waarom?

Hoe weet je of een kilo aardappelen wel echt 1 kilogram weegt? Daarvoor moet bij elke meting het weegtoestel juist meten. Het toestel wordt daarom vergeleken met een nauwkeurige referentie. En de basisreferentie is de “nationale standaard” waaraan eigenlijk alle meettoestellen moeten beantwoorden. Voor massa is die standaard een platina-iridium kilogram. Platina-iridium is heel inert en ongevoelig voor chemische reacties, het is uiterst stabiel.

In 1889 werd de eerste platina-iridium kilogram als internationale standaard ingevoerd. De ultieme referentie of de enige echte kilogram (IPK, International Prototype of the Kilogram) wordt bewaard in Parijs, bij het Internationaal Bureau voor Maten en Gewichten (BIPM). Een vijftigtal landen hebben ook een of meerdere kopieën van die platina-iridium kilogrammen die vergeleken worden met de internationale standaardkilogram. België heeft er twee: nummer 28 en nummer 37.

Meeteenheden zoals de kelvin, de ampère en de kilogram worden in het huidige referentiesysteem gebaseerd op fysieke standaarden (objecten). Maar dat heeft enkele nadelen: risico op beschadigingen of verlies van het referentieobject, beperkte technologie en mogelijke onstabiliteit.

Er zijn ook problemen met de referentiekilo die bewaard wordt in Parijs. De massa verschilt namelijk steeds meer met de kilogrammen die de andere landen hebben. Het verschil met de 6 officiële kopieën die ook in Parijs bewaard worden, is zelfs gemiddeld opgelopen tot 50 microgram, 50 miljoensten van een gram. Met andere woorden, de internationale referentiekilo lijkt niet meer correct te zijn: dé kilo weegt geen kilo meer. Daarom is het nodig om over te stappen naar een ander en vooral stabieler referentiesysteem voor de kilogram.

Op 20 mei 2019 schakelen we over op het nieuwe referentiesysteem voor meeteenheden op basis van natuurconstanten. Voor de meter en de seconde is dat al het geval: zo is de meter vastgelegd op basis van de snelheid van het licht in het vacuüm. De andere meeteenheden van het Internationale Stelsel van Eenheden zijn nog niet omgeschakeld naar het nieuwe systeem. Ook de kilogram wordt vanaf volgend jaar wiskundig gedefinieerd ten opzichte van natuurconstanten.

Om een kilogram te definiëren, zullen wetenschappers en metrologen zich baseren op de constante van Planck: een onveranderlijke waarde uit de kwantummechanica die de energie van een deeltje koppelt aan zijn frequentie en via de formule van Einstein, E = mc2, aan zijn massa. Er zijn twee manieren waarop de definitie van de kilogram gerealiseerd kan worden. De eerste methode is gebaseerd op het bepalen van een onbekende massa met een elektromechanische balans. De tweede methode vergelijkt een onbekende massa, met de massa van een sfeer, opgebouwd uit een zeer zuivere isotoop van silicium. De fysisch-chemische eigenschappen van de sfeer zijn zeer nauwkeurig gekend.

Het nieuwe referentiesysteem verandert niets aan het gewicht van 1 kilogram: we zullen er dus niets van merken in ons dagelijkse leven of in de supermarkt. De referentiekilogram is wel stabieler.

Trouwens, als u twijfelt over het werkelijke gewicht van een (voedings)product of over de juiste meting van een weegschaal in een winkel, dan kunt u dat steeds melden aan de FOD Economie via https://meldpunt.belgie.be

Voor twee basiseenheden uit het Internationale Stelsel van Eenheden is zo’n wiskundige definiëring al gebeurd, de meter (lengte) en de seconde (tijd). Wanneer de Algemene Conferentie voor Gewichten en Maten in november 2018 de nieuwe definities en waarden goedkeurt, worden vanaf 20 mei 2019 de ampère (elektrische stroom), de kelvin (temperatuur), de mol (hoeveelheid stof), de candela (lichtsterkte) én de kilogram (massa) niet meer afhankelijk van een fysieke referentie, maar van natuurconstanten.

De twee platina-iridium kilogrammen van ons land blijven bewaard bij de dienst Metrologie van de FOD Economie. De dienst Metrologie heeft ook nog steeds twee platina-iridium meters. Die worden al sinds 1960 niet meer gebruikt: de nieuwe standaard voor 1 meter is gebaseerd op de snelheid van het licht in het vacuüm. Die kilogrammen en meters zijn samen goed voor zo’n 8 kilo platina-iridium. In normaal platina is dat zo’n 200.000 euro waard. In platina-iridium is dat een veelvoud daarvan, maar de metrologische en wetenschappelijke waarde is onbecijferbaar.

De kluis waarin de kilo’s en meters bewaard worden, dateert van de 19e eeuw. Om ze te openen zijn er drie sleutels nodig. Nu kan de dienst Metrologie ze zelf opendoen, maar vroeger lag er één sleutel bij de voorzitter van de Senaat, één bij de voorzitter van de Kamer en één bij de minister die de dienst "Maten en Gewichten" onder zijn bevoegdheid had. Om de kluis te openen moeten de drie sleutels aanwezig zijn.

Meettoestellen vergelijken met referentiewaarden is een heel oud principe. Bij de oude Egyptenaren bestonden er zeer strenge straffen – zelfs tot de doodstraf – voor de leiders van de bouwwerven van de piramiden als ze hun lengtestandaarden niet elke maand vergeleken met de standaard van het Egyptische Rijk.