Kilogramm

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Um die Definition der Masseeinheit auf eine genauere (und zugleich methodisch befriedigendere) Grundlage als bisher stellen zu können, müssen sich Experimente, mit denen die Masseeinheit auf eine Naturkonstante zurückgeführt wird, mindestens mit einer Genauigkeit von 20 ppb bzw. 20·10-9 reproduzieren lassen. Anderenfalls wäre kein deutlicher Gewinn gegenüber der Genauigkeit des Vergleichs mit dem Internationalen Kilogrammprototyp gegeben (ca. 50 ppb).

Ein Ansatz dazu bietet die „Watt-Waage“, für die sich unter gewissen Voraussetzungen eine Beziehung zwischen dem Kilogramm und dem planckschen Wirkungsquantum h herstellen lässt. Parallel dazu läuft das „Avogadro-Projekt“, bei dem ein Kilogramm auf eine bekannte Anzahl identischer „kleiner Massen“ zurückgeführt wird.

Beide Methoden haben den Vorteil, das Ausmaß einer Testmasse nicht durch Vergleich mit weiteren Testmassen zu überprüfen, ohne dabei wissen zu können, welcher der Testmassen etwaige Veränderungen anzulasten ist oder ob und inwieweit eine einheitliche Veränderung der Testmassen stattgefunden hat. Beide haben den Nachteil, nur von ganz wenigen Labors und unter Einhaltung äußerst restriktiver Randbedingungen durchgeführt werden zu können. Massennormale ließen sich zwar so noch nicht direkt herstellen (wie das Längennormal schematisch beim foucaultschen Drehspiegelexperiment), doch immerhin präzise überprüfen.

Bei beiden Ansätzen müssen die jeweiligen Störeffekte so weit reduziert werden, dass sich Massen genauer bestimmen lassen als über den Vergleich mit dem Urkilogramm. Doch „weder mit dem Avogadro-Experiment noch mit einer der fünf in Aufbau beziehungsweise Betrieb befindlichen Watt-Waagen ist dies bisher zufriedenstellend gelungen. Schlimmer noch: Die beiden Verfahren kommen derzeit (März 2010) nicht zu konsistenten Ergebnissen“ [Wynands/Göbel 2010, 39].