Le kilogramme de référence, l’unité de mesure, est un petit cylindre de platine et d’iridium conservé à Sèvres, et au fil du temps il a finit par ne plus afficher le poids strict d’un kilo.

Il a été fabriqué en platine et iridium plutôt qu’en fer, bronze ou plomb car les propriétés de ces matériaux « modernes » – pour leur haute densité, leur conduction électrique, leur basse susceptibilité magnétique, leur stabilité thermique, leur solidité – garantissent, théoriquement, une constance dans le temps.

Mais, le kilo étalon a perdu de la matière : il ne peut plus être référence car cela pose des difficultés pour la science qui, par nature, a besoin de mesures rigoureuses, a fortiori quand il s’agit d’étalons universels .

Parmi les sept unités qui fondent le « système international » de mesure (Kelvin, Ampère, seconde, mètre, kilogramme, mole – unité de base du chimiste, candela – unité d’intensité lumineuse), le kilogramme est la dernière qui soit encore matérialisée.

 

Comment le kilogramme va-t-il être redéféni ?

Par la Constante de Planck :

6,62607004 × 10-34 m2 kg / s

« Le kilo va désormais être défini en fonction de la constante de Planck, au cœur de la révolution quantique. Cette dématérialisation parachèvera l’un des rêves des Lumières. »
Le Monde

En physique, la constante de Planck, notée {\displaystyle h}, est utilisée pour décrire la taille des quanta. Nommée d’après le physicien Max Planck, cette constante joue un rôle central dans la mécanique quantique. Elle relie notamment l’énergie d’un photon () à sa fréquence  (lettre grecque nu) : .

Dans de nombreux cas, en mécanique quantique, il est plus naturel de parler de la pulsation (ou fréquence angulaire) que de la fréquence proprement dite, c’est-à-dire d’exprimer la fréquence en radian par seconde et non en hertz (ce qui correspond à la vitesse de rotation de la phase dans l’espace réciproque). Dans ces formules, il est le plus souvent utile d’absorber le facteur dans la constante elle-même, ce qui conduit à utiliser la constante de Planck réduite (ou constante de Dirac), égale à la constante de Planck divisée par 2π, et notée  (h-barre) :

 

Le kilogramme devient quantique.

Qu’en est-il des autres unité de mesure ?

  • Le kelvin (symbole K), du nom de William Thomson (Lord Kelvin), est l’unité SI de température thermodynamique. Le kelvin est la fraction 1/273,16 de la température thermodynamique du point triple de l’eau (H₂O), et une variation de température d’1 K est équivalente à une variation d’1 °C.
  • La mole  (symbole : mol) est une des unités de base du Système international, adoptée en 1971, qui est principalement utilisée en physique et en chimie. La mole est la quantité de matière d’un système contenant autant d’entités élémentaires qu’il y a d’atomes dans 12 grammes de carbone 12.
  • L’ampère (symbole A) est l’unité de mesure du Système international d’unités de l‘intensité du courant électrique.

Ces unités de mesure verront aussi leur valeur redéfinie en mai 2019.

Le kelvin par la constante de Boltzmann (k):

1,38064852 × 10-23 m2 kg s-2 K-1

La mole par le nombre d’Avrogado (NA):

6.02214086 × 1023 mol-1

L’ampère par la charge élémentaire (e):

4,35516759 × 10-19 coulomb

  • Le mètre (symbole m), est l’unité de longueur du Système international (SI). C’est l’une de ses sept unités de base, à partir desquelles sont construites les unités dérivées (les unités SI de toutes les autres grandeurs physiques).
  • La candela (symbole cd, du mot latin qui signifie « chandelle ») est l’une des sept unités de base du Système international. Elle sert à mesurer l’intensité lumineuse ou éclat perçu par l’œil humain d’une source lumineuse. Elle a remplacé l’ancienne unité d’intensité lumineuse, la bougie.
  • La seconde (symbole s), est d’une durée égale à la soixantième partie de la minute, la minute étant elle-même la soixantième partie de l’heure.. C’est une des unités de base du Système international (SI), ainsi que du système CGS. Quantitativement, la seconde du SI est définie par un nombre d’oscillations, 9 192 631 770 exactement, de l’atome de césium. La mesure et le comptage de ces oscillations sont effectuées par les horloges atomiques.

Ces unités resteront telles quelles.

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