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Le kilogramme va peut-être devoir faire un régime. L’étalon international, un morceau de métal en forme de cylindre qui définit l’unité fondamentale de la masse, a gagné des dizaines de microgrammes de masse à cause de la contamination de surface, selon une nouvelle étude.

En conséquence, chaque pays qui possède l’une de ces masses étalons a une définition légèrement différente du kilogramme, ce qui pourrait déséquilibrer les expériences scientifiques qui nécessitent des mesures de poids très précises ou le commerce international d’articles très restreints qui sont limités par le poids, comme les matériaux radioactifs.

Mais l’ozone et la lumière ultraviolette pourraient être utilisés pour nettoyer les kilogrammes sans les endommager, suggère la recherche.

La technique de nettoyage, décrite dans le numéro de janvier de la revue Metrologia, pourrait éventuellement être largement adoptée comme moyen de garder l’unité fondamentale de masse plus cohérente.

En outre, comme elle utilise « un équipement que l’on pourrait se procurer sans trop d’investissement en temps et en argent », c’est une technique pratique qui pourrait être largement adoptée, a déclaré Richard Davis, un métrologue consultant pour le Bureau international des poids et mesures à Paris, qui n’a pas participé à l’étude.

Norme commune

Le kilogramme a été adopté pour la première fois comme norme internationale lors de la Convention du mètre en 1875.A cette époque, les scientifiques étaient frustrés de ne pas disposer d’un moyen cohérent et standard pour mesurer la masse avec une grande précision.

Pour résoudre le problème, les scientifiques ont créé un gros morceau cylindrique de masse appelé le prototype international du kilogramme (IPK) à partir de platine et d’un alliage platine-iridium. Ce cylindre, qui pèse environ 2,2 livres (1 kilogramme), est la définition du kilogramme. Le kilogramme est l’une des sept unités de mesure de base internationales standard.

Dans les années 1880, environ 40 de ces kilogrammes prototypes ont été distribués aux pays qui ont signé la Convention du mètre, a déclaré le coauteur de l’étude, Peter Cumpson, un métrologue de l’Université de Newcastle au Royaume-Uni.

Des poids sales

Même à cette époque, les scientifiques ont réalisé que des contaminants pouvaient recouvrir la surface du kilogramme. Pour tenter de contrer cet effet, ils ont transformé les masses en cylindres, qui ont moins de surface pour acquérir la poussière et les débris. Les IPK sont stockés dans l’air filtré des laboratoires à température et pression constantes, mais il n’y a aucun moyen de les isoler complètement de la pollution atmosphérique et de la contamination, a expliqué Cumpson à LiveScience.

Pour les nettoyer, un technicien qualifié frottera les cylindres avec une peau de chamois trempée dans de l’alcool. Mais comme chaque pays nettoie ses kilogrammes différemment et à des moments différents, chaque kilogramme dans le monde est décalé d’une quantité différente et inconnue.

Nettoyage du kilogramme

Pour voir comment le kilogramme prend du poids, l’équipe de Cumpson a utilisé une technique d’imagerie appelée spectroscopie à rayons X pour examiner des surfaces similaires à celles des IPK. Ces surfaces ont capté des dizaines de microgrammes de contamination à base de carbone et de mercure par décennie. Et bien que quelques dizaines de microgrammes ne soient pas beaucoup, cela a de l’importance pour mesurer des choses comme les matériaux radioactifs, a déclaré Cumpson.

Le carbone provient probablement des gaz d’échappement des voitures, tandis que la contamination au mercure s’est produite parce que les thermomètres et les baromètres remplis de mercure dans les laboratoires se brisent occasionnellement.

L’équipe a également constaté que l’utilisation de l’ozone et du traitement par lumière ultraviolette pouvait briser de manière fiable les liens entre les atomes de carbone sur la surface, éliminant une quantité constante de contamination à base de carbone. Le mercure, cependant, est probablement là pour rester, a déclaré Cumpson.

Bien qu’il existe d’autres méthodes, « la méthode de l’ozone UV est vraiment la seule qui est compétitive avec le frottement manuel », a-t-il dit.

Constantes fondamentales

À long terme, cependant, la plupart des scientifiques veulent s’éloigner de la définition du kilogramme basée sur un morceau de métal. Au lieu de cela, il devrait en quelque sorte être basé sur une loi fondamentale de la nature, a déclaré Davis.

« Je pense que la définition sera modifiée dans les cinq à dix prochaines années », a déclaré Davis à LiveScience.

Une possibilité est d’utiliser un dispositif électromagnétique qui produit constamment la même quantité de force, à partir de laquelle la masse peut ensuite être calculée, a déclaré Cumpson.

Note de la rédaction : Cet article a été mis à jour à 12h30 heure de l’Est le 7 janvier pour clarifier la différence entre le poids et la masse.

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