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20. Mai 2019

von Christian Bittner

Welttag der Metrologie: Heute treten die neuen Definitionen in Kraft

Am heutigen Welttag der Metrologie treten die neuen Definitionen in Kraft, die von der General Conference on Weights and Measures (CGPM) im November beschlossen wurde.  Die sieben grundlegenden Einheiten werden nun durch Naturkonstanten definiert.

Warum es neue Definitionen gibt…

Am besten nachvollziehbar wird es beim Kilogramm: Bislang war es definiert als das Gewicht des Platinzylinders, der in einem Safe im Keller eines Schlosses im Westen von Paris, wo das Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) seinen Sitz hat. Das Problem dieses Referenzzylinders war, dass sein Gewicht bei einer Validierung 25 Mikrogramm geringer war, als es hätte sein müssen. Auch wenn Menschen Gewichtsabnahme auf dem Weg zum Normalgewicht sonst anstreben – beim Platinzylinder war das nicht so gut – zumal eine Gewichtszunahme nicht zu erwarten war. So wie es sich bei der Atomuhr bereits seit 50 Jahren bewährt hat, wird das Kilogramm ab heute auf der Basis von Naturkostanten neu definiert:

h= Planck-Konstante
∆v= Frequenz des Hyperfeinstrukturübergangs des Grundzustands im 133-Cs-Atom,
c= Lichtgeschwindigkeit im Vakuum,

Ganz normale Alltags-Physik also. Alles zum Thema haben die Kollegen bei der PTB in diesem Dokument zusammengetragen. Darin wird auch darauf hingewiesen, dass diese Konstanten auch im Weltraum funktionieren – ein Problem, dass wir immer wieder hatten, wenn wir für NASA und ESA Zähler geliefert haben.

Und was ändert sich in der Praxis?

Erst mal gar nichts: Wenn wir in unserer Prüfstelle die Messgeräte kalibrieren, dann machen wir das mit einem höheren Normal. Höher bedeutet, dass es genauer ist als die Messgeräte selbst. Und die PTB kommt regelmäßig zu uns ins Haus, um die Normale mit einem noch höheren Normal abzugleichen. Dann aber zeigt sich irgendwann die Neuerung: Die PTB muss nicht mehr an den Safe im Schlosskeller, sondern kann selbst berechnen.

Je genauer die Naturkonstanten bestimmt werden, desto genauer wird auch das Normal. Das gilt natürlich nicht nur beim Kilogramm, sondern auch bei Ampere, Kelvin und Sekunde (die wir viel häufiger benötigen).