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GÖDE-Stiftung > FAQs > Wissenswertes > Metrologie > Wie wird die SI-Einheit „Masse“ seit 2019 definiert?

Wie wird die SI-Einheit „Masse“ seit 2019 definiert?

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Wie wird die SI-Einheit „Masse“ seit 2019 definiert?

Seit dem 20. Mai 2019 wird die SI-Einheit der Masse nicht mehr über ein sogenanntes Urkilogramm definiert, sondern über die nicht veränderliche Planck’sche Konstante h. Grundlage ist, dass hier die Energiemenge einer Lichtquelle mit ihrer Frequenz verknüpft wird und somit stets denselben Wert hat. Über die Maßeinheit des Planck’schen Wirkungsquantums [kg m2 s-1] steht es in eindeutiger und direkter Beziehung zu Kilogramm, Meter und Sekunde [1], [2].

Um das Wirkungsquantum möglichst präzise zu bestimmen, wurde die sogenannte „Watt-Waage“ oder „Kibble-Waage“ des National Institute of Standards and Technology verwendet. Entwickelt hat diese Waage der Wissenschaftler Bryan Kibble im Jahr 1975 [3]. Sie besitzt einen Elektromagneten der auf einer Seite der Waage nach unten zieht und auf der anderen Seite ein Gewicht von bspw. einem Kilogramm. Nun wird der elektrische Strom durch den Magneten eingestellt, bis die Waage in perfekter Balance steht.

Der Strom durch den Elektromagneten wird sehr genau gemessen, wodurch die Planck’sche Konstante mit einer Genauigkeit von 0,000001% zu h=6,62607015 *10-34 kg m2 s-1 bestimmt werden konnte [4], [5], [6].

[1] Gast, Robert; Spektrum News: Das Urkilogramm ist endgültig Geschichte (Link: https://www.spektrum.de/news/das-urkilogramm-ist-endgueltig-geschichte/1647288); aufgerufen am 04.05.2020

[2] Bureau International des Poids et Mesures: The International System of Units (SI) (Link: https://www.bipm.org/en/measurement-units/); aufgerufen am 14.08.2020

[3] Kibble, B.P.: A Measurement of the Gyromagnetic Ratio of the Proton by the Strong Field Method, National Physical Laboratory, 1976

[4] Ingenieur.de: Naturkonstanten definieren Basiseinheiten wie Kilogramm & Co. (Link: https://www.ingenieur.de/technik/fachbereiche/messtechnik/naturkonstanten-definieren-einheiten-wie-kilogramm-co/); aufgerufen am 04.05.2020

[5] Physik Cosmos: Ur-Kilogramm abgelöst – Neues Internationales Einheitensystem (SI) am 20.5.2019 in Kraft getreten (Link: https://physik.cosmos-indirekt.de/News/Ur-Kilogramm_abgel%C3%B6st_-_Neues_Internationales_Einheitensystem_(SI)_am_20.5.2019_in_Kraft_getreten.html), aufgerufen am 04.05.2020

[6] Bogers, Eric; Das Kilogramm ist tot – es lebe das Kilogramm! (Link: https://www.elektormagazine.de/news/das-kilogramm-ist-tot-es-lebe-das-kilogramm), Aufgerufen am 04.05.2020

Weiterführende Literatur:

[7] Göbel, Ernst: Wer gewinnt den Wettlauf um das Kilogramm?; Physikalische Blätter 57; 2001

[8] Jeckelmann, Beat; Beer, Walter: Hat das Urkilogramm ausgedient?; OFMET Info, 1998

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