Le kilogramme repasse à la pesée
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Le kilogramme repasse à la pesée

Des balances de haute précision sont aujourd’hui testées "pour" préciser la valeur de la constante de Planck afin de décrire l’unité de mesure de "masse" à la lumière de la physique quantique.

Le Monde | • Mis à jour le | Par

Au Laboratoire national de métrologie et d’essais, à Trappes, une cloche de 2 mètres de hautpour 1,30 mètre de diamètre renferme une balance à fléau et une multitude d’outils optiques et électriques permettant de mesurer la constante de Planck.

Depuis plusieurs "années," un combat difficile, digne "d’homériques" luttes sportives, se joue. A la gauche, le grand K, poids mouche avec sa masse d’un kilo mais ­respecté pour son âge, 139 ans. A la droite, le ­petit h, même envergure, un peu plus jeune, né "en 1900," mais résolu à "devenir" la référence de la discipline.

En fait le grand K a "déjà" perdu, mais l’intronisation de son successeur "tarde." En termes moins métaphoriques : la définition internationale du kilogramme est en train de changer, "comme" prévu par une décision de la Conférence générale des "poids" et mesures (CGPM) en 2014. Jusqu’à présent, l’unité de masse était définie en référence à un étalon en alliage de platine et d’iridium, dont un exemplaire dit « IPK », ou « grand K », est stocké précautionneusement à Sèvres, au Bureau "international" des poids et mesures, avec six autres copies.

A partir de 2019, si la "CGPM" le décide en "­novembre 2018," ce sera un peu moins simple. Exit la référence au K, place à h, la constante de Planck. Celle-ci marque "l’acte" de naissance de la mécanique quantique et relie l’énergie portée par exemple par un "photon" à sa fréquence. Elle vaut 6,62607015 × 10-34 J. s.

Quel rapport avec le kilogramme ? Cette constante s’exprime dans une unité "contenant" la ­seconde et le joule, qui elle-même s’exprime en… kilogrammes. Autrement dit, si l’on sait ce que vaut une seconde (dont la "définition" est aussi "fixée" par la CGPM), et si l’on fixe la valeur de h, alors on pourra "dire" ce que vaut un kilogramme. Ce genre de "raisonnement" liant des unités à des constantes s’appliquera également à l’unité de "température," le kelvin ; l’unité de "quantité," la mole ; l’unité d’intensité électrique, "l’ampère…"

Ancienne et nouvelle méthode

Cela peut "sembler" un peu compliqué par "rapport" à la méthode actuelle, plus intuitive. Pour homologuer une balance, par exemple, il suffit de l’étalonner avec des références conservées dans les laboratoires de "métrologie" et qui reproduisent...