Jusqu’au 18ᵉ siècle, pour mesurer un même objet, plusieurs unités différentes faisaient cours d’une région à une autre, d’un village à l’autre, d’un métier à l’autre. Once, Tonneau, Ligne, Pied-du-roi, Roquille, Boisseau ou encore Corde, il y avait plus de 700 mesures. Pour construire des immeubles, échanger des produits, taxer les sujets du roi et transmettre des idées notamment scientifiques, il régnait une confusion. Pour y mettre de l’ordre, il a fallu prendre des mesures.
Définition des étalons durant la révolution française
Au moment de la Révolution Française, chaque unité de mesure sera décidée invariable, naturelle et universelle. Des étalons sont définis, c’est-à-dire des choses immuables auxquelles se référer pour chaque unité de mesure. L’exemple du mètre.
En 1791, les scientifiques le définissent par rapport au méridien de la Terre. Désormais, le mètre sera égal à 1/10.000.000 de l’arc reliant le pôle boréal (Nord) à l’équateur. De la même manière, le gramme est défini en 1793 à partir d’un cm³ d’eau pure à 4 °C. Pour matérialiser ces unités de mesure, il fut fabriqué en 1799 des étalons en platine du mètre et du kilogramme. Avec les progrès de la science, ces étalons devenaient imprécis et leurs matériaux, pas assez stables.
La décision d’aligner le kilogramme derrière les unités basées sur des constantes
Le Kilogramme, sans qu’on en sache la raison, a varié de 50 microgrammes, l’équivalent du poids d’une empreinte digitale. Pour les scientifiques, c’est suffisant pour rendre leurs mesures moins précises. Les physiciens ont besoin de l’extrême précision. Pour cette raison, la conférence générale des poids et mesures a convenu en 2011 que le kilogramme devrait être redéfini en se basant sur une constante : La Constante de Planck.
[Redéfinition du #SI ] 📆 20 mai 2019
un kilogramme pèse toujours un kilogramme, mais celui-ci n'est plus défini par rapport à un prototype matériel pesant par définition exactement un kilogramme, mais par rapport à la valeur exacte désormais fixée de la constante de Planck (h). pic.twitter.com/Vu3MFCeWwF— Myrtille Gardet (@MyrtilleGardet) May 31, 2019
Une constante comme référence
Pourquoi une constante ? Parce qu’il s’agit là d’un phénomène physique naturel et immuable. De nos jours, il existe 7 unités de base. Et 6 d’entre elles sont basées sur des constantes. Le kilogramme est la dernière unité à avoir pour référence un objet matériel. La fiabilité posait problème. De même, certaines unités comme la Candela, l’Ampère et la Mole dépendaient du kilogramme. Pour remplacer cet étalon matériel par une formule mathématique, les physiciens ont déterminé la valeur numérique de la Constante de Planck : h= 6,62607015*10-³⁴ kg.m².s-¹.
La mesure de la constante de Planck est fondée sur une balance très spéciale, la balance de Kibble. La seconde méthode dans le calcul de la constante de Planck consiste à passer par une autre constante, celle d’Avogadro. Une formule mathématique permet de passer de la constante d’Avogadro à la constante de Planck.
Ces deux méthodes ont trouvé des résultats un tout petit peu différents, mais beaucoup plus précis. Pour peser les ingrédients nécessaires dans la vie de tous les jours, plus grand-chose ne change. Mais dans le monde des nanotechnologies, l’impact sera considérable.
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Source :Cern|Futura-Sciences | LNE
