[News] Sur la voie d'un nouveau kilogramme étalon

L'étude des phénomènes naturels...

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Adrien
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[News] Sur la voie d'un nouveau kilogramme étalon

Message par Adrien » 24/07/2008 - 0:00:21

Les chercheurs internationaux sont en bonne voie pour donner une nouvelle définition au kilogramme. Le nouvel étalon pourrait devenir une boule de silicium pur (isotope 28) qui remplacerait l'actuel kilogramme-étalon élaboré en 1889 et stocké près de Paris. Afin de mesurer avec exactitude le poids de cette nouvelle boule, le Centre Laser d'Hanovre (Laser Zentrum Hannover e.V. LZH) a été chargé de placer des marqueurs sur sa surface. Le diamètre de la boule est de 9,36 cm et elle est d'une pureté encore jamais égalée. Composée à 99,99% de silicium (isotope 28), sa structure reste quasiment parfaite. En mesurant le rayon à différents endroits à partir du centre de la...
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ppsoft
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Message par ppsoft » 24/07/2008 - 4:47:09

Super utile d'avoir un étalon sous cloche et qu'on ne peut pas manipuler...

AberrationStructurée
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Utile ?

Message par AberrationStructurée » 24/07/2008 - 8:53:19

ppsoft a écrit :Super utile d'avoir un étalon sous cloche et qu'on ne peut pas manipuler...


Bien sûr.
Etant donné que les technologies sont de plus en plus avancées, les étalons doivent être de plus en plus précis. Le cas concret auquel je pense est la géo-localisation, si les repères internationaux de la durée d'une seconde n'étaient pas suffisamment précis, les marges d'erreurs limiteraient l'utilisation de ce procédé.

De plus le fait même de créer cet étalon met en œuvre des technologies particulières, qui apportent probablement une avancée dans la maîtrise de celles-ci.

Parfois, le chemin est plus fondamental que l'objectif lui-même ...

griffaurel
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Message par griffaurel » 24/07/2008 - 9:57:25

C'est quand même bien compliqué.

A partir d'un étalon, on peut faire d'autres étalons par comparaison des masses. Mais pour comparer avec précision des masses, il faut une balance d'une extrême précision. Pour s'assurer que la balance n'est pas déséquilibrée, on inverse les masses. Il y a équilibre si la différence de masse mesurée est nulle dans les deux cas. La plupart des balances comparent en fait des poids c'est à dire une masse dans un champ de pesanteur. Le champ de pesanteur est indépendant de la masse mais se défini comme une accélération. Pour mesurer cette accélération il faut une base de temps et de distance extrêmement précise.
A l'origine, la seconde était égale à 1/81400 jour solaire mais le problème c'est que cette valeur n'est pas constante. A cause des marées, de la relativité générale etc. On a établi une relation entre mesure de longueur et de temps en prenant comme constante la vitesse de la lumière. Du coup, la précison de durée dépend de la précision de la mesure du mètre. Le métre c'est 1/40000000 de la circonférence de l'Equateur. On fait difficilement plus imprécis.

D'autre part, on détermine le poids exacte de la sphère en comptant ses atomes. On multiplie la masse molaire du silicium 18 par le nombre de moles nécessaires pour faire 1 Kg et on multiplie par le nombre d'Avogadro pour avoir le nombre d'atomes.
Admettons qu'on puisse compter des atomes. Mais leur masse molaire est déterminée par rapport à une référence du Kg. Si le kilogramme de référence est imprécis, la masse molaire est imprécise.
En principe le kilogramme est égal à la masse d'un litre d'eau liquide pure.
Comment fait-on pour mesurer la masse d'un litre d'eau pure ?
A quelle pression ? à quelle température ? dans quelle récipient ? Sous atmosphère contrôlée (à cause d'Archimède) ?

En fait, la difficulté de la mesure c'est d'obtenir des références absolues avec une précision infinie. Je ne crois pas que le matériaux et la technicité de la méthode ne règle le problème de la mesure des masses.

La métrologie me laisse songeur. :D
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KiNidoz
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Message par KiNidoz » 24/07/2008 - 13:24:37

Truc de fou !



...What else ?
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phiiris
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Message par phiiris » 25/07/2008 - 9:17:25

Merci à Griffaurel pour ce commentaire.
Précision pour précision, pourquoi ne pas avoir choisi un atome dont la masse atomique soit une diviseur de 10^n ? Avec ce silicium 28 on aura toujours une imprécision de 0.5555... atome.

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bongo1981
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Message par bongo1981 » 04/08/2008 - 15:37:57

Bonjour tout le monde, après 2 semaines de vacances, je suis de retour.
griffaurel a écrit :C'est quand même bien compliqué.
Je ne trouve pas que ce soit compliqué, cela revient à avoir une référence pour comparer. (comme le mètre étalon etc...)
Je trouve que le nouvel étalon n'est pas vraiment révolutionnaire (pas comme la seconde ou le mètre).
griffaurel a écrit :...
A l'origine, la seconde était égale à 1/81400 jour solaire mais le problème c'est que cette valeur n'est pas constante. A cause des marées, de la relativité générale etc. On a établi une relation entre mesure de longueur et de temps en prenant comme constante la vitesse de la lumière. Du coup, la précison de durée dépend de la précision de la mesure du mètre. Le métre c'est 1/40000000 de la circonférence de l'Equateur. On fait difficilement plus imprécis.
Depuis, la seconde a été définie comme la "ch'est plus combien tième" pulsation d'une transition précise d'un isotope du césium. Je trouve que c'est très pratique. Pour communiquer avec des extraterrestres, et leur expliquer combien vaut une seconde on peut leur dire de se procurer cet isotope etc...
Le mètre a été défini par la seconde : la lumière parcourt exactement 299 792 458 mètres pendant une seconde.

Par contre pour le kilogramme... on ne pouvait faire autrement que de le leur envoyer. Là on possède un étalon fiable (difficile à faire techniquement), mais il suffit de communiquer un nombre et le type d'isotope.
griffaurel a écrit :D'autre part, on détermine le poids exacte de la sphère en comptant ses atomes.
On multiplie la masse molaire du silicium 18 par le nombre de moles nécessaires pour faire 1 Kg et on multiplie par le nombre d'Avogadro pour avoir le nombre d'atomes.
Il y a une erreur ici, puisque la définition du nombre d'Avogrado est maintenant redéfini (avant c'était le nombre d'atome de carbone 12 pour faire 12 grammes, aujourd'hui, l'on détermine un nombre que l'on relie au kilogramme).
griffaurel a écrit :Admettons qu'on puisse compter des atomes. Mais leur masse molaire est déterminée par rapport à une référence du Kg. Si le kilogramme de référence est imprécis, la masse molaire est imprécise.
Ben non justement on décide très justement de définir le kilogramme et le nombre d'Avogadro de manière exact. (tel nombre d'atomes de silicium correspond à 1 kg, il n'y a plus d'imprécision).
griffaurel a écrit :En principe le kilogramme est égal à la masse d'un litre d'eau liquide pure.
Comment fait-on pour mesurer la masse d'un litre d'eau pure ?
A quelle pression ? à quelle température ? dans quelle récipient ? Sous atmosphère contrôlée (à cause d'Archimède) ?
C'est pour cela que l'on est passé du platine à l'iridium etc... et aujourd'hui c'est un nombre d'atome donné.
D'ailleurs je suis surpris, pourquoi ne prend-on pas le carbone 12 comme référence ? En fixant le nombre d'Avogadro, on défini le fameux 12 grammes.
griffaurel a écrit :En fait, la difficulté de la mesure c'est d'obtenir des références absolues avec une précision infinie. Je ne crois pas que le matériaux et la technicité de la méthode ne règle le problème de la mesure des masses.

La métrologie me laisse songeur. :D

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bongo1981
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Message par bongo1981 » 04/08/2008 - 15:42:03

phiiris a écrit :Merci à Griffaurel pour ce commentaire.
Précision pour précision, pourquoi ne pas avoir choisi un atome dont la masse atomique soit une diviseur de 10^n ? Avec ce silicium 28 on aura toujours une imprécision de 0.5555... atome.
Pour la simple raison que l'on a besoin d'une définition opérationnelle.
Et puis la précision à 0.5 atome près, c'est pas bien grave non ? la masse d'un atome de silicium doit être autour de 1e-26 kg, admettons que N (le nombre qui permet de définir 1 kg) donne : 1,00000000000000000000002341 Kg
Autant le définir à 1 Kg pile poil.

C'est comme le mètre, avant la vitesse de la lumière était de l'ordre de 299792 458 m/s (à la précision des mesures près, on pouvait avoir des décimales, mais autant prendre un nombre entier de mètres).

gzav
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Message par gzav » 04/08/2008 - 19:46:15

Ah bon, N n'est plus le nombre d'atomes dans 12g de carbone 12 ?
Tout fout le camp.

En meme temps pour definir les 12g il faut l'etalon du kg...
- Même un enfant de 5 ans comprendrait ça !
- Amenez-moi un enfant de 5 ans !

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phiiris
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Message par phiiris » 04/08/2008 - 23:18:18

Ah oui, tiens, c'est vrai. Définir le kilo à partir de 10^-26 kg, en xls on appelle ça une référence circulaire !

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bongo1981
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Message par bongo1981 » 05/08/2008 - 10:45:24

gzav a écrit :Ah bon, N n'est plus le nombre d'atomes dans 12g de carbone 12 ?
NA il me semble pour le nombre d'Avogadro. Mais celui-ci est lié à l'étalon du kilogramme.
Alors que là, on définit à la fois le kilogramme et le nombre d'Avogadro en même temps.
gzav a écrit :Tout fout le camp.

En meme temps pour definir les 12g il faut l'etalon du kg...

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