La course pour redéfinir le kilogramme

À Paris, derrière une porte de chambre forte nécessitant trois clés pour la déverrouiller, se trouve le plus précieux morceau de platine iridien au monde. Pour un observateur occasionnel, il est difficile d’attribuer une valeur monétaire à la masse, mais pour un groupe de scientifiques, c’est un tas de métal pratiquement inestimable qui donne à l’or une valeur inestimable.

Après tout, ce morceau fait l’incroyablement important travail de standard pour le kilogramme. Mais un groupe international de chercheurs travaille d'arrache-pied pour redéfinir le kilogramme et rendre ce produit prisé obsolète.

«Le kilogramme d'artefact est vraiment une chose vraiment merveilleuse», déclare Alan Steele, métrologue en chef au Conseil national de recherches du Canada. "Mais ce n'est pas fondamental, ce n'est pas fondamental - c'est juste une chose, et si quelque chose se produisait, nous aurions de vrais problèmes."

Steele fait partie d'un groupe qui entreprend de redéfinir le kilogramme. Son poids ne changerait pas - ce meunier est toujours bien assis à environ 2,2 livres - mais Steele et ses collègues pensent qu'il est grand temps de procéder à une mise à jour en masse, basée sur une "constante fondamentale" - une propriété universelle inhérente, semblable à quelque chose comme la vitesse de la lumière - à la place.

Avant de penser que la croisade du kilogramme est l’œuvre d’un groupe marginal de scientifiques fous, ce n’est pas le cas. La mise à jour nécessite un «tour de force scientifique», déclare Steele, car la définition de l'unité en fonction de constantes fondamentales nécessite trois expériences, selon deux méthodes différentes, dans plusieurs pays. Il est extrêmement difficile de parvenir à un consensus entre les trois expériences dans les deux systèmes. "Ce sont juste de très belles expériences, avec de grands concepts faciles à expliquer", dit-il, "mais l'homme, c'est le diable dans les détails."

Pour savoir comment mesurer le kilogramme, il faut définir la constante fondamentale - connue par les physiciens comme "constante de Planck" - avec une incertitude de 50 parties par milliard. En anglais? C’est joli, joli, assez exact. Certains laboratoires de chimie mesurent cela en calculant le nombre d'atomes dans une sphère de silicium en kilogrammes. Mais d'autres utilisent une approche physique, en utilisant un appareil appelé balance de Kibble, qui utilise de l'énergie et des constantes électriques pour effectuer la mesure. Le truc, c’est que les approches de la chimie et de la physique qui définissent la constante de Planck doivent correspondre - et rendre les systèmes équivalents n’était jamais arrivé auparavant.

La redéfinition de nos unités de mesure est «un événement qui se produit probablement une fois dans notre vie», déclare Stephan Schlamming, physicien à l'Institut national de la normalisation et de la technologie. Son équipe a obtenu une mesure de la constante de Planck avec une erreur de 34 parties par milliard (en science, plus l'erreur est petite, mieux c'est, 34 parties par milliard est définitivement un bon signe comparé au maximum accepté par l'industrie de 50 parties par milliard). Jusqu'à présent, il y a un consensus international sur le nombre, et Schlamminger espère se rapprocher de la perfection avec une erreur de 20 parties par milliard d'ici le 1er juillet 2017, lorsque le Bureau international des poids et mesures rassemblera toutes les mesures à incorporer dans la moyenne internationale. Une fois que tout cela se produit, le nombre final sera débattu et voté en novembre 2018.

«Pour l'utilisateur final, la transition sera transparente; vous ne saurez pas la différence », déclare Schlamminger à propos du changement. Mais pour la communauté scientifique, redéfinir ces unités sera inestimable, transformant cette masse à Paris en un symbole d’une nouvelle compréhension des mesures fondamentales de l’univers - et c’est un droit vantard que la plupart des masses n’ont pas.