Werelddag van de metrologie: revolutionaire maatstaven
Kilo, ampère, kelvin, ... Fundamentele constanten vervangen binnenkort de fysieke meetstandaarden.
De Werelddag van de metrologie vindt vandaag plaats. De bekroning van jarenlang metrologisch onderzoek met de inwerkingtreding van een volmaakt en nieuw internationaal stelsel van eenheden wordt vandaag op de voorgrond gesteld. Wat is metrologie? Voor wie is het bedoeld? Wat verandert er precies? Ontdek met ons het oneindig kleine en het oneindig grote!
500 mg actieve stof om te genezen, zekeringen van 20 ampère van je elektrische installatie, een constante afstand van 80 cm tussen spoorwegrails om te vermijden dat je trein ontspoort, een juist gekalibreerde gps om op de plaats van bestemming aan te komen, … we hebben allen overal en voortdurend nood aan betrouwbare en correcte maatstaven. In dit opzicht werkt de metrologie (leer van de maten en gewichten) sinds eeuwen aan de ontwikkeling van steeds meer nauwkeurige meetinstrumenten en -methodes.
Van het oude Griekenland naar de natuurconstanten
Mensen hebben altijd geschat en gemeten. In het oude Griekenland stelden de inwoners van Athene al bewaarders voor de maten aan, de metronomoi, terwijl de Romeinen hun standaarden in de tempel van Jupiter op het Capitool bewaarden.
Het is echter naar aanleiding van de Franse Revolutie dat de metrologie haar huidige vorm kreeg met het voorstel van Talleyrand aan de Franse Nationale Vergadering om een nieuw stelsel van eenheden te creëren die het volgende principe zouden naleven: “De eenheden mogen op geen enkele wijze willekeurig zijn of specifiek voor de toestand van enig volk op aarde zijn”. Dit voorstel leidde tot de opmaak van de Meterconventie waarbij de meter als één tien miljoenste van een kwart van de aardmeridiaan wordt gedefinieerd. De Meterconventie werd in 1874 in Parijs goedgekeurd, daar waar ook de fysieke meterstandaard wordt bewaard.
Hetzelfde gold voor de andere eenheden die zo geleidelijk aan door fysieke objecten, met name de maatstaven, werden gedefinieerd.
Verlies, beschadiging of slijtage, ... zijn enkele risico’s waarmee deze standaarden geconfronteerd worden. Daarom besliste de wetenschappelijke wereld een halve eeuw geleden om deze zeven meetstandaarden (meter, kilo, seconde, ampère, kelvin, mol en candela) te herdefiniëren door afstand te doen van de fysieke standaarden en te steunen op natuurkundige principes en de ermee verbonden fundamentele constanten.
De meter, de seconde en de candela werden al gedematerialiseerd. Nu komen de kilogram, de ampère, de kelvin en de mol aan de beurt: vanaf vandaag worden ze uitgedrukt in termen van fundamentele constanten en niet meer op basis van een fysiek object.
Een onmerkbare, maar wel fundamentele verandering
In het algemeen brengt de nieuwe formulering van het stelsel van eenheden geen veranderingen met zich mee voor de gebruikers, consumenten en ondernemingen. Deze nieuwe definitie garandeert echter een stabiel kader voor de toekomstige technologische ontwikkelingen en zal bijgevolg op lange termijn ons dagelijkse leven beïnvloeden. Een vijftigtal jaar geleden was het ondenkbaar dat wij nanorobots in het menselijk lichaam zouden uitsturen om onze slagaders te verzorgen: vandaag kunnen wij er gebruik van maken dankzij de technische en wetenschappelijke vooruitgang waarvoor steeds meer nauwkeurige en stabiele meetinstrumenten noodzakelijk zijn.
Een merkbare verandering van deze omwenteling is echter dat bij zeer hoge en zeer lage temperatuur de onzekerheid van de kalibraties zou moeten afnemen.
Het nieuwe Internationaal Stelsel van Eenheden stelt dus een set nieuwe definities van grootheden voor die we dagelijks gebruiken en waarvan het grote voordeel de onveranderlijkheid in tijd en ruimte is. Deze overgang zal ongemerkt verlopen voor de gebruikers en zal nieuwe opportuniteiten bieden qua technologische, wetenschappelijke, industriële of gezondheidsgerelateerde ontwikkelingen.
