« Le kilogramme a pris du poids, pourquoi est-ce un problème »
De nouvelles recherches indiquent que le kilogramme a pris du poids (oui, la mesure). C'est parce que le kilogramme étalon international - une pièce de forme cylindrique métallique qui définit l'unité fondamentale de masse - a gagné des dizaines de microgrammes de poids due à la contamination de sa surface.
Microgrammes ? Est-ce important ? Découvrez dans la suite.
Non, si vous achetez de la viande chez le boucher. Mais sûrement, si vous faites une expérience scientifique qui nécessite des mesures très précises de poids, ou dans le commerce international d’articles de poids très restreints tels que les matériaux radioactifs.
L'histoire du kilogramme
Le kilogramme a été adopté comme norme internationale par la Convention du Mètre en 1875. À cette époque, les scientifiques étaient frustrés parce qu'il n'y avait pas de mesure uniforme et standardisée pour calculer le poids avec une grande précision. Pour résoudre le problème, ils ont créé une pièce cylindrique appelée "prototype international du kilogramme", fait d'un alliage de platine et d'iridium. Le cylindre pèse 1kg, il est défini comme étant égal à la masse du prototype international du kilogramme.
Dans les années 1880, environ 40 kg de ces prototypes ont été distribués aux pays qui ont signé la Convention du Mètre. Le problème est que les scientifiques ont constaté que les contaminants pourraient recouvrir la surface du kilogramme – le rendant pas aussi standard que prévu. Pour tenter de contrer cet effet, ils ont fait les corps en forme de cylindre, qui présentent moins de surface pour dépôt de la poussière et des débris. Les étalon sont stockés dans des laboratoires avec de l'air filtré à température et pression constante, mais il n'y a aucun moyen de les isoler complètement de la pollution de l'air et de la contamination.
La voie est libre
Pour les nettoyer, les spécialistes frottent habituellement les cylindres avec une peau de chamois imbibée d'alcool. Cependant, chaque pays nettoie son propre kg, différemment et à des moments différents. Chaque pays ayant un kilo différent de l'étalon d'une valeur inconnue. Une méthode qui introduit forcément de micro-différences entre les différents cylindres.
Une nouvelle étude suggère que l'ozone et le rayonnement ultraviolet pourraient être utilisés pour nettoyer sans endommager le kilogramme. La technique de nettoyage peut éventuellement être adoptée comme un moyen de garder l'unité fondamentale de la masse plus cohérente. Parce qu'il utilise un dispositif qui n'est pas très cher et ne prend pas trop de temps, pourrait facilement être utilisé par tous.
Recherche
Le métrologue Peter Cumpson, Université de Newcastle (Royaume-Uni), a utilisé une technique d'imagerie appelée spectroscopie des rayons X pour examiner comment les surfaces similaires à celles des cylindres sont contaminés.
Les chercheurs ont découvert que ces surfaces avaient pris des dizaines de microgrammes de pollution à base de mercure et de carbone en une décennie. Le carbone est venu de gaz d'échappement, tandis que la contamination par le mercure s'est produite avec les thermomètres et les baromètres occasionnellement cassés dans les laboratoires.
Les chercheurs ont également constaté que l'utilisation de l'ozone et le traitement à la lumière ultraviolette pourraient casser les liaisons entre les atomes de carbone sur la surface, balayant une quantité consistante de contamination à base de carbone.
Le Mercure, cependant, est probablement là pour rester.
Les chercheurs ont donc mis au point une méthode de lavage spécifique, qui consiste à exposer, tous les dix ans, les cylindres à des rayons ultraviolets et à l'ozone. S'ajoute à cela un simple rinçage à l'eau pure qui éliminerait les particules de poussière, explique Le Monde.
Dans l'avenir, cependant, la majorité des scientifiques ont besoin "d'une méthode beaucoup mieux reproductible et contrôlable, plus facile à répéter".
Les chercheurs ont découvert que ces surfaces avaient pris des dizaines de microgrammes de pollution à base de mercure et de carbone en une décennie. Le carbone est venu de gaz d'échappement, tandis que la contamination par le mercure s'est produite avec les thermomètres et les baromètres occasionnellement cassés dans les laboratoires.
Les chercheurs ont également constaté que l'utilisation de l'ozone et le traitement à la lumière ultraviolette pourraient casser les liaisons entre les atomes de carbone sur la surface, balayant une quantité consistante de contamination à base de carbone.
Le Mercure, cependant, est probablement là pour rester.
Les chercheurs ont donc mis au point une méthode de lavage spécifique, qui consiste à exposer, tous les dix ans, les cylindres à des rayons ultraviolets et à l'ozone. S'ajoute à cela un simple rinçage à l'eau pure qui éliminerait les particules de poussière, explique Le Monde.
Dans l'avenir, cependant, la majorité des scientifiques ont besoin "d'une méthode beaucoup mieux reproductible et contrôlable, plus facile à répéter".
Le kilogramme-étalon bientôt remplacé ?
Le kilogramme pourrait être défini à partir de constantes fondamentales de la physique.
Le kilo-étalon de Paris risque de subir le même sort que le mètre-étalon, dématérialisé et remplacé par une définition établie en fonction de la vitesse de la lumière, explique Le Monde. Cette redéfinition pourrait suivre la "méthode Avogadro", détaille le quotidien sur son site, qui consiste à compter le nombre d'atomes qu'il y a dans une sphère de silicium de 1 kg.
Le kilo-étalon de Paris risque de subir le même sort que le mètre-étalon, dématérialisé et remplacé par une définition établie en fonction de la vitesse de la lumière, explique Le Monde. Cette redéfinition pourrait suivre la "méthode Avogadro", détaille le quotidien sur son site, qui consiste à compter le nombre d'atomes qu'il y a dans une sphère de silicium de 1 kg.
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