Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) hat eine rund 6 Kilogramm schwere Kugel aus reinstem Silizium-Kristall aus Russland erhalten, um über die Berechnung der Avogadro-Konstante, die Einheit des Kilogramms neu zu definieren. Dazu werden aus dem 28Si- Kristall, Kugeln geschliffen, die genau einen Kilogramm wiegen. Zu diesem Zweck wird diese zwischen zwei Stempelplatten geklemmt, wo, pro Minute, ein Nanometer von der Oberfläche der Kugel abgeschliffen wird. Um ein Gefühl für die Größenordnung zu bekommen: ein menschliches Haar wächst 200 Nanometer pro Minute. Anschließend wollen die Forscher die Anzahl der Atome in der Silizium-Kugel zählen und darüber eine neue Definition für das Kilogramm bestimmen. Vergleichen lässt sich diese Vorgansweise mit dem zählen von Reiskörnern, dabei entspricht ein Reiskorn einem Atom. Bisher konnte eine Genauigkeit von zwei Reiskörnern erzielt werden.

Rund 50 Mitarbeiter des PTB arbeiten an diesem Projekt, welches im Rahmen eines internationalen Wettbewerbs, um die Neudefinition des Kilogramms, durchgeführt wird. Auch weitere internationale Teams arbeiten und forschen für dieses gemeinsame Ziel.

Die Avogadro-Konstante besagt wie viele Teilchen der Menge von einem Mol entsprechen. Bisher konnte diese mit einer relativen Gesamtmessunsicherheit von 3 * 10-8 bestimmt werden. Um diese Konstante noch genauer festzulegen, wird dieser hochreine Siliziumkristall zu Kugeln geschliffen. Denn mit der gezielten Angabe der Avogadro-Konstante soll die damit verknüpfte Planck-Konstante so genau wie möglich entwickelt werden, damit man in weiterer Folge ein Kilogramm exakt festlegen kann.

Ziel ist es, die Maßeinheit des Kilogramms als Naturkonstante zu definieren, wie es auch bei der Sekunde der Fall ist. Eine Sekunde entspricht der Zeitspanne in der die Strahlung eines angereicherten Cäsium-Atoms 9.192.631.770-mal schwingt (Atomuhr). So kann zum Beispiel bei Zerstörung des neu definierten Kilogramms die Einheit dessen aus der Konstante reproduziert werden.

Bisher gab das Urkilogramm die Definition des Kilogramms vor. Dieses wird seit 1889 in dem Pariser Tresor des Internationalen Büro für Maß und Gewicht (BIPM) aufbewahrt, und ist ein 39 cm hoher und 39 cm breiter Zylinder bestehend aus 90% Platin und 10% aus Iridium. Es gibt den Maßstab für alle Eichungen aller Waagen auf der Welt vor.

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