Die Neudefinition des Kilogramms

Während die PTB schon über das Wiegen des neuen Kilogramms nachdenkt, ist die Neudefinition selbst noch gar nicht abgeschlossen. Hat man den Wert vom Planck’schen Wirkungsquantum h international festgelegt, können Massen allein über die Messung elektrischer Größen bestimmt werden. Weltweit werden zwei Projekte verfolgt, um den Wert von h zu ermitteln:

Das Avogadro-Experiment bestimmt die Anzahl der Atome in einem nahezu perfekt kugelförmigen Kristall aus isotopenreinem Silicium (²⁸Si) der Masse 1 kg. Daraus resultiert ein genauer Wert der Avogadro-Konstante N_A, aus der man h über die molare Planck-Konstante N_Ah (s. u.) berechnen kann.

Im zweiten Projekt kompensiert die so­genannte Kibble-Waage (oder Watt-Waage) die Gewichtskraft einer Masse im Schwerefeld der Erde durch eine elektromagnetische Kraft. Diese Methode setzt das Kilogramm mit dem Meter, der Sekunde, dem elektrischen Widerstand sowie der elektrischen Spannung in Bezug. Daraus folgt ein sehr präziser Wert des Planck’schen Wirkungsquantums h.

Beide Projekte sind über die molare Planck-Konstante N_Ah verbunden. Sie bezeichnet das Produkt aus Avo­gadro-Konstante N_A und Planck’schem Wirkungsquantum h. Der Wert von N_Ah ist genauer bekannt als die je­weiligen Werte von N_A und h. Die PTB und die TU Ilmenau haben jetzt die Entwicklung des Prototyps einer Planck-Waage angestoßen. Dabei handelt es sich um eine industrietaugliche Variante der Kibble-Waage. Der erste Prototyp wird lediglich einen Messbereich von 1 mg bis 100 g erreichen. Eine Kalibrierung mit Normalgewichten entfällt beim Einsatz der Planck-Waage. Langfristig könnte mit der Planck-Waage gerade bei sehr kleinen Massen eine höhere Genauigkeit erreicht werden. |