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Beitrag vom 26.11.2018

Vom Urkilo zum SiliziumkristallEin Kilo ist ein Kilo?

Von Klaus Lockschen Beitrag hören
ARCHIV - Eine exakt ein Kilogramm schwere, hochreine Siliziumkugel liegt am 25.03.2015 in der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig (Niedersachsen). Eine exakt ein Kilo schwere Kugel aus Niedersachsen hat für eine Million Euro den Besitzer gewechselt. (zu dpa «Erster Staat kauft Prototyp für neues Kilo-Ma߻ vom 27.01.2018) Foto: Julian Stratenschulte/dpa +++ dpa-Bildfunk +++ (Julian Stratenschulte/dpa)
Eine exakt ein Kilogramm schwere, hochreine Siliziumkugel liegt in der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig. (Julian Stratenschulte/dpa)

Genau 21,442 Quadrillionen Atome in einem glitzernden Siliziumkristall, insgesamt etwa so groß wie eine Christbaumkugel, so wird heute das Kilo festgelegt. Und was wurde aus dem Urkilo?

Füße, Ellen, Linien, Klafter oder Ruten, das waren früher regionale Maße, die meist von den jeweiligen Fürsten bestimmt wurden. Mit der französischen Revolution vor über 200 Jahren sollte das anders werden. Da einigten sich viele Staaten der Erde auf eine Vereinheitlichung von Maßen. Da kamen Meter und Kilogramm auf die Welt.

Zuerst wurde das Längenmaß Meter festgelegt. Passender Weise waren zwei Wissenschaftler just zu dieser Zeit mit der Vermessung der Erde fertig geworden. Auf der Grundlage Ihrer Messungen wurde nun der zehnmillionster Teil des Abstands von den Polen zum Äquator zum Meter erklärt.

Wenn die Wissenschaftler schon gerade dabei waren, sagten sie sich, können wir auch ein bisschen mehr machen, wenn wir schon einen Meter haben? Ja, sagten die Fachleute. Wenn wir uns nun einen Würfel vorstellen, dessen Kantenlänge exakt ein zehntel Meter beträgt und wir diesen Würfel jetzt mit reinem Wasser füllen, dann wiegt die Masse von diesem gedachten Würfel Wasser genau ein Kilogramm.

Aber weil das mit dem Wasser schlecht machbar ist, wurde das Kilo 100 Jahre später in etwas Stabilerem verkörpert: in eine Edelmetallmischung aus Platin und Iridium. Ein blitzeblankes Klötzchen, zylinderförmig und keine vier Zentimeter groß. Das allein ist das Urkilo. Darauf einigten sich damals zahlreiche Nationen, das Originalkilo wurde in Paris in einem Tresor weggeschlossen und viele Nationen erhielten eine Kopie dieses Kilos.

Alle vier Jahre wurden die Kopien, alle Kilos zum globalen Familientreffen nach Paris gebracht und verglichen. Und beim Wiegen stellte man fest, dass das Urkilo gegenüber den Kopien an Masse verliert. Ein 50millionstel Gramm. Etwa so viel wie das Gewicht von 100 Pollenkörnchen. Warum? Man weiß es nicht.

Die Wissenschaftler suchten anschließend nach etwas, das wirklich unveränderlich sei, immer und überall. Fündig wurden sie bei den Atomen.

Atome kann man sich ungefähr so vorstellen, wie kleine, kompakte Kügelchen, die sich nicht verändern und die eine kleine, aber definierte Masse haben. Und das Rezept soll ganz einfach heißen: für ein Kilogramm nehme man so und so viele Atome von der und der Sorte.

Aus Silizium lassen sich große Kristalle züchten, und in diesen wiederum lässt sich wegen ihrer hochgeordneten Struktur genau berechnen, wie viele Atome darin stecken. Und seitdem gelten die 21,442 Quadrillionen Atome (das ist eine Zahl mir 24 Ziffern) in einem Siliziumkristall als das Kilo schlechthin.

Außerdem zu hören:

"Wenn die Zeit knapp wird - Stress", von Annette Bäßler

"Skispringerinnen auf Großschanzen", von Gerd Michalek