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Si-Kugel, PTB-Braunschweig

Das Kilogramm ist die einzige SI-Basiseinheit, die auch heute noch – wie vor rund 200 Jahren – durch einen Prototyp-Körper dargestellt wird. Das "Ur-Kilogramm" ruht unter einer doppelten "Käseglocke" in einem Labor des "Bureau International des Poids et Mesures" (BIPM) in Sèvres bei Paris.

Die nationalen Metrologie-Institute besitzen Kopien davon. Jedes der nationalen Prototype (es heißt im Messwesen tatsächlich 'das' Prototyp) wird regelmäßig mit seinem internationalen Gegenstück verglichen. Doch die verschiedenen Kilogramm-Prototype weichen zunehmend voneinander ab. Deshalb suchen die Wissenschaftler intensiv nach einem Weg, auch die Einheit der Masse auf eine Fundamentalkonstante zurückzuführen. Eine Möglichkeit bietet die Avogadro-Konstante N_A. Sie gibt an, wie viele Teilchen in einem Mol eines Stoffes vorhanden sind. Beim häufigsten Kohlenstoffnuklid ¹²C hat ein Mol die Masse von 12 g. Könnte man die Atome sehr genau auszählen (es sind etwa 6,022 · 10²³), dann hätte man auch ein genaues Maß für die Masse. Doch dieses Auszählen muss noch genauer werden, ehe das Kilogramm neu definiert werden kann. Dieses Thema beschäftigt in der PT B Wissenschaftler aus verschiedenen Gebieten in einem gemeinsamen Projekt.
In der PTB gibt es noch ein zweites, jüngeres Experiment zum Thema "Kilogramm": Die Wissenschaftler im Masse-Labor versuchen, die Einheit der Masse auf eine Atommasse zurückzuführen: Auf einem Kollektor sammeln sie einzelne Goldionen aus einem Goldionenstrahl. Das (noch nicht vollständig gelöste) Problem besteht hier darin, eine wägbare Masse von Ionen zusammenzubekommen.

Aussteller

Physikalisch-Technische Bundesanstalt

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Dr. Peter Becker