Kilogram wijkt af

Share Button

Sinds wetenschappers in het verre verleden het standaard kilogram hebben afgewogen (dat wordt gebruikt om alle andere standaarden te ijken) gebeuren er vreemde, onverklaarbare dingen mee. Zo blijkt de massa van het universele ijkkilogram in Parijs sinds 1990 met vijftig microgram te zijn gedaald. Moeten we over op een andere standaard of zijn we op het spoor van een uniek, onbekend verschijnsel?

Het standaardkilogram vertoont een onverklaarbare gewichtsvermindering. Wat is er aan de hand?

Het standaardkilogram vertoont een onverklaarbare gewichtsvermindering. Wat is er aan de hand?

Het oerkilogram
Elke weegschaal wordt geijkt met een standaardkilogram. Dat is op zijn beurt weer een kopie van de Nederlandse versie van het  ijkkilogram, die weer een kopie is van het Internationale Prototype Kilogram (IPK) dat met zes kopieën wordt bewaard in een strengbeveiligde kluis in het Franse Institut de Poids et Mésures in Sèvres, een voorstad van Parijs. Het internationale standaardkilogram is gemaakt van een legering van 90% platina met 10% iridium.  Om beschadigingen en andere veranderingen te voorkomen, staan er drie glazen stolpen over het kilogram en wordt het geregeld schoongemaakt. Om de paar decennia (de laatste keer gebeurde dit in 1990) wordt het standaardkilogram opnieuw gewogen en worden alle andere standaardkilogrammen hierop geijkt.

Raadselachtige afname in gewicht
Sinds 1890 blijkt het standaardkilogram tot vijftig microgram lichter te zijn geworden dan de kopieën van het standaardkilogram. Vijftig microgram is niet veel: een twintigmiljoenste deel van een kilo – maar dit maakt nauwkeurige natuurkundige bepalingen waarin massa een rol speelt, onbetrouwbaar. In het dagelijks leven is dit verschil verwaarloosbaar, maar niet voor wetenschappers die met zeer nauwkeurige apparatuur werken.

Meetfouten? Zou het hogere kooldioxidegehalte in de lucht (wat de lucht zwaarder maakt) door de hogere opwaartse kracht het schijnbare gewicht kleiner hebben gemaakt? Zou de oprukkende bebouwing (Sèvres is nu aan Parijs vastgegroeid) het zwaartekrachtsveld verstoren? Of is er een mysterieuze natuurkracht aan het werk? Is massa soms helemaal niet wat het lijkt, zoals schrijver dezes gelooft? De discussie is nog steeds volop aan de gang.

Vervanger voor de standaardkilo
SI, het internationale meetstelsel waarmee wetenschappers en de meeste andere mensen werken, kent zeven fundamentele eenheden. Naast de kilogram is dat de meter, de seconde, de ampère (voor stroomsterkte), de kelvin (temperatuur), de candela (lichtsterkte) en de mol (het getal van Avogadro, ongeveer het aantal waterstofatomen in een gram waterstof). Alle andere eenheden zijn hiervan afgeleid. Vroeger kenden deze andere meeteenheden ook ijkstandaarden, zo bestond er ooit een standaardmeter. Deze zijn nu alle vervangen door een definitie: in het geval van de meter bijvoorbeeld, de afstand die licht in vacuüm aflegt in 1⁄299 792 458 deel van een seconde. Dit is tot nu toe alleen nog niet gelukt met de kilogram. Uiterst vervelend, want de kilogram duikt op in de definitie van veel andere SI-eenheden. Zo wordt de ampère gedefinieerd aan de hand van de kracht die twee stroomdraden op elkaar uitoefenen en komt in de eenheid voor kracht, de newton, de kilo weer voor. Kortom: dreigt de kilo te veranderen, dan gaan de andere SI-eenheden mee.

Er wordt daarom gewerkt aan een vervanger voor het meer dan honderd jaar oude stuk edelmetaal. Eén strategie is het maken van een silicium bol waarvan het aantal atomen min of meer precies bekend is. En passant wordt zo ook het getal van Avogadro tot op 23 decimalen bekend. Geen triviale taak. Helaas zit je dan nog steeds vast aan een fysiek voorwerp – dat elke paar decennia moet worden vervangen. De wattbalans is daarom populairder onder metrologen (meetkundigen). In theorie moet deze extreem nauwkeurig massa’s kunnen meten en deze nauwkeurig vastnagelen aan de fundamentele constante van Planck. De praktijk blijkt echter uiterst weerbarstig. In Engeland en Duitsland wordt er gewerkt aan de wattbalans, maar toen de Engelse en Duitse wattbalans met elkaar werden vergeleken bleek er -weer- een onverklaarbaar verschil in massa te zijn van honderden microgram. Ook blijkt er een nog veel groter verschil in massa te zijn (duizend microgram) tussen beide wattbalansen en de silicium bol. Twintig keer de meetonnauwkeurigheid van het standaardkilogram. Kortom: voorlopig zijn we nog niet van de antieke platina cilinder uit Sèvres af…

Bronnen
NWT Magazine
physorg.com

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

13 reacties

  1. Screenshot schreef:

    Ik denk gewoon door invloed van buitenaf. Externe factoren in ieder geval (zoals corrosie; of veranderingen door schoonmaken; onderhoud). Het gaat immers om microgrammen. Daar is niet veel voor nodig.

  2. Dzyan schreef:

    @Screenshot Dit is de STANDAARD! Platina corrodeert heel beroerd. En dat ding wordt niet gepoetst zoals we dat thuis zouden doen. Ben benieuwd wat dit te betekenen heeft voor het samenspel van eenheden die slechts een beetje hoeven te veranderen en het heelal wordt instabiel.

    Groet,

    Dzyan

    • Milan schreef:

      Word het heelal instabiel als onze natuurwetenschappelijke ”feiten” aangepast worden? Of is het een werking vanuit ditzelfde heelal, wat optreed in alle massa. Wat ertoe leidt dat onze natuurwetenschappelijke ”feiten” instabiel worden?

      • Barry schreef:

        @ Milan,

        Het heelal wordt niet instabiel, onze natuurwetenschappelijke feiten worden instabiel. Een goed voorbeeld hiervan is dat de zwaartekracht van onze aardbol elk jaar groter wordt door ik dacht 26.000 ton ruimtepuin wat elk jaar onze atmosfeer binnenkomt. Met ruimtepuin bedoel ik niet alleen satelieten want die komen van onze aardbol af, ik bedoel hiermee ook meteorieten.

        • Milan schreef:

          Bedankt voor de uitleg Barry,

          Ik doelde op de zin ”Ben benieuwd wat dit te betekenen heeft voor het samenspel van eenheden die slechts een beetje hoeven te veranderen en het heelal wordt instabiel.” van Dzyan.

          Dat het heelal instabiel zou worden omdat het niet overeenkomt met onze bevindingen van massa en gewicht is natuurlijk niet waar en zeker niet logisch.
          Ik bedoelde aan te duiden dat wat wij weten altijd instabiel zal zijn, omdat een echt feit 100% wetenschappelijke basis heeft. Een echt feit zal nooit een verkeerde uitkomst tonen, anders is het slechts een goedpassende theorie.

          En dat is de fout die veel mensen maken, alles wat wij weten (of vrijwel alles)is theorie. Feiten die 100% kloppen zijn zeer zeldzaam. Dus ook dat een kilogram, precies een kilogram blijft wegen.

          Maar inderdaad Barry, wat je zegt klinkt heel erg logisch en ik was er niet opgekomen. Dat ruimtepuin zou zeer zeker bijdragen aan de zwaartekracht op Aarde. Zeker als de laatste keer in 1990 was, (naar de oorspronkelijke kilogram) dan is het na grof 22 jaar behoorlijk wat ruimtepuin. Gezien het verschil slechts zo een klein percentage is en in microgram de afwijking word gemeten, lijkt mij dat jou antwoord het meest verklarend is. Bedankt.

          Groetjes,

          Milan.

  3. Picobyte schreef:

    De zwaartekracht is wel uit te sluiten door de zes massastukjes van 1Kilogram onderling te vergelijken op een balans.
    Je zou bijvoorbeeld drie referentie exemplaren hermetisch op kunnen sluiten en nooit schoonmaken om te kijken of ook dat nog een verschil oplevert.

  4. Richard schreef:

    Volgens mij is het allemaal niet zo moeilijk. Een kubiek decimeter water moet ook 1 kilo wegen.

  5. Barry schreef:

    In een diep dal verschilt de zwaartekracht ten opzichte van een top van een berg. Als een land of een gebied waar gewicht geijkt wordt hoger of lager komt te liggen in de loop van decennia of honderden jaren veranderd ook de zwaartekracht. Precies in het middelpunt van de aarde ben je gewichtloos. Ga maar eens na of frankrijk in de afgelopen 20 jaar verzakt is ten opzichte van de rest van europa en je hebt een sluitend antwoord.

  6. its me schreef:

    atoomdegradatie??

  7. Barry schreef:

    Wat ik nu eigenlijk niet begrijp is waarom er een oplossing gezocht moet worden voor een probleem wat feitelijk geen probleem is, als je in elk land gewicht laat ijken en dan ervoor zorgd dat het geijkte gewicht het land niet verlaat dmv een codering op het gewicht waaruit blijkt waar het gewicht thuishoort dan is elk gewichtsverlies ten opzichte van 1 kg bijvoorbeeld te verrekenen. Als je weet dat in parijs een gewicht 50 microgram verschil heeft met het werkelijke gewicht van 1000 gram dan kan je elke machine in frankrijk erop instellen. Als wij op een weegschaal gaan staan doen wij toch ook gewoon even vantevoren aan het wielletje draaien om de naald op de nul te zetten…? Dit is gewoon onnodig moeilijk doen terwijl het makkelijk kan.

  8. adiago schreef:

    Ik vraag me toch wel af waar deze standaard dan mee gemeten wordt. En is het zo dat de standaard kilo af wijkt, of de meetapparatuur waar deze mee gemeten werd?

  9. Gerard schreef:

    Metaal verdampt gewoon, ook bij kamertemperatuur. Het is heel weinig, maar waarneembaar: ruik maar eens aan koperen munten, het roestvaststalen bestek.
    Ik heb hier even geen platina om het op geur te testen, dus of het daarbij ook geldt weet ik niet.

  10. Ad schreef:

    @Barry.
     
    Het wordt dan wel een probleem als de machines geëxporteerd worden :)
    Ik ga volgende maand kijken in Parijs, voor de standaardkilo helemaal is verdampt.
     
     

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger