Des balances de haute précision sont aujourd’hui testées pour préciser la valeur de la constante de Planck afin de décrire l’unité de mesure de masse à la lumière de la physique quantique.
LE MONDE SCIENCE ET TECHNO | 09.10.2017 | Par David Larousserie
Au Laboratoire national de métrologie et d’essais, à Trappes, une cloche de 2 mètres de hautpour 1,30 mètre de diamètre renferme une balance à fléau et une multitude d’outils optiques et électriques permettant de mesurer la constante de Planck. Philippe Stroppa
Depuis plusieurs années, un combat difficile, digne d’homériques luttes sportives, se joue. A la gauche, le grand K, poids mouche avec sa masse d’un kilo mais respecté pour son âge, 139 ans. A la droite, le petit h, même envergure, un peu plus jeune, né en 1900, mais résolu à devenir la référence de la discipline.
En fait le grand K a déjà perdu, mais l’intronisation de son successeur tarde. En termes moins métaphoriques : la définition internationale du kilogramme est en train de changer, comme prévu par une décision de la Conférence générale des poids et mesures (CGPM) en 2014. Jusqu’à présent, l’unité de masse était définie en référence à un étalon en alliage de platine et d’iridium, dont un exemplaire dit « IPK », ou « grand K », est stocké précautionneusement à Sèvres, au Bureau international des poids et mesures, avec six autres copies.
A partir de 2019, si la CGPM le décide en novembre 2018, ce sera un peu moins simple. Exit la référence au K, place à h, la constante de Planck. Celle-ci marque l’acte de naissance de la mécanique quantique et relie l’énergie portée par exemple par un photon à sa fréquence. Elle vaut 6,62607015 × 1034.
Quel rapport avec le kilogramme ? Cette constante s’exprime dans une unité contenant la seconde et le joule, qui elle-même s’exprime en… kilogrammes. Autrement dit, si l’on sait ce que vaut une seconde (dont la définition est aussi fixée par la CGPM), et si l’on fixe la valeur de h, alors on pourra dire ce que vaut un kilogramme. Ce genre de raisonnement liant des unités à des constantes s’appliquera également à l’unité de température, le kelvin ; l’unité de quantité, la mole ; l’unité d’intensité électrique, l’ampère…
