Le kilogramme est défini de manière universelle et immuable à partir de la constante de Planck. © stokkete, Adobe Stock
Sciences

Kilogramme

DéfinitionClassé sous :Physique , unité de masse , étalon

Le kilogramme est l'unité légale de masse, son unité SI - comprenez, celle du Système international d'unités. Son symbole : kg.

La définition du kilogramme la plus récente est celle proposée par la 26e Conférence générale des poids et mesures. Elle repose sur la constante de Planck (h) dont la valeur est universelle et immuable.

Les physiciens ont choisi cette constante comme base de la définition du kilogramme, car elle s'exprime en kg.m2.s-1. Or le mètre et la seconde sont précisément définis. Connaissant la valeur de la constante de Planck, h = 6,62607015 x 10-34 Js ou kg.m2.s-1, il devient donc possible de définir aussi précisément le kilogramme. À l'aide d'une balance de Kibble -- appelée aussi balance du watt --, par exemple, qui permet de faire le lien entre la masse d'un objet et des propriétés électriques qui font intervenir la constante de Planck.

Ici, une balance de Kibble, encore appelée balance du watt. Un instrument qui permet de mesurer de manière très précise la masse d’un objet. © Richard Steiner, Wikipedia, CC by-SA 3.0

Une ancienne définition pas assez précise

Rappelons que jusqu'en mai 2019, le kilogramme correspondait à la masse du prototype international en platine iridié de 1889 déposé au pavillon des Poids et Mesures (à Sèvres, Hauts-de-Seine), sous le contrôle du Bureau international des poids et mesures (BIPM), dont le représentant français est le LNE (Laboratoire national d'essai et de métrologie). D'autres prototypes, nationaux, existent dans le monde. L'étalon international détenu en France porte le numéro 35.

Après la mesure effectuée en 1889, deux autres ont été effectuées pour comparer le prototype international à des prototypes nationaux d'autres pays et à des témoins, en 1946 et en 1989. Ces mesures ont mis en évidence une modification de la masse d'environ 30 microgrammes, avec une dispersion des résultats de la mesure de l'ordre de 100 microgrammes.

Considérant que la précision de l'ordre de 5x10-8 de la définition du kilogramme était mauvaise, les chercheurs ont choisi de proposer une nouvelle définition, indépendante de tout objet physique.

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