ARCHIVÉ - Le kilogramme canadien sur la balance
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Le 10 mai 2011 —
Caché dans une chambre forte du CRNC se trouve un précieux lingot de platine et d’iridium baptisé K74 – l’étalon canadien du kilogramme. K74 quitte rarement son antre, mais, cette année, il s’est rendu en France pour une vérification officielle.
Le Canada est l’un des rares pays à posséder une copie identique du Grand K, le prototype international du kilogramme. Le contrôle annuel a révélé que la masse de l’étalon canadien a légèrement changé depuis 2001, lorsqu’il a été comparé pour la dernière fois au Grand K, au Bureau international des poids et mesures.
Dépôt du prototype canadien du kilogramme, K74, dans son boîtier de transport en prévision de son voyage à Paris.
Comment notre kilogramme national a-t-il pu perdre ou gagner du poids quand il se tient bien tranquille sous un globe de verre, dans une chambre forte?
K74, le prototype canadien du kilogramme, à l’abri dans une chambre forte du CNRC.
On sera surpris de savoir que, même à l’abri des vibrations et des influences de l’environnement, tous les objets perdent ou accumulent des atomes avec le temps. Les métrologistes s’en inquiètent, car les échanges commerciaux internationaux du Canada reposent sur un étalon précis. Sa modification, même infinitésimale, engendre une marge d’erreur au niveau des normes commerciales susceptible d’avoir de sérieuses répercussions économiques quand elle est multipliée des millions de fois, par exemple, comme c’est le cas avec les exportations de céréales et d’autres produits.
Pour garantir cette précision absolue, le K74 canadien et les copies officielles d’autres nations sont périodiquement comparés au Grand K qui, par définition, a une masse exacte d’un kilogramme.
À la recherche d’un étalon immuable
« La stabilité des mesures est le principe qui sous-tend la mission et l’utilité des instituts de métrologie nationaux, partout sur le globe », explique Claude Jacques, expert en étalons de masse au CNRC. « C’est pourquoi il faut trouver une solution à l’instabilité du kilogramme. »
Le kilogramme est un vestige du passé. Unique au sein du Système international d’unités (SI) actuel, le kilogramme est la seule unité de base encore définie par un artéfact. Et, tout comme l’étalon canadien, le Grand K prend ou perd du poids, à l’instar de toutes ses copies sur la planète.
L’agent de recherche du CNRC Claude Jacques remet le prototype canadien du kilogramme K74 au Bureau international des poids et mesures pour une vérification.
La seconde et le mètre ont été redéfinis de façon à permettre aux métrologistes de faire des mesures exactes, précises et reproductibles à la grandeur du monde. À la création du SI, la seconde correspondait à une fraction du temps que la Terre met pour accomplir une révolution autour du Soleil. Depuis, sa définition s’est affinée et correspond à la fréquence naturelle d’un atome de césium. De son côté, le mètre qui, au départ, reposait sur la circonférence de la Terre est dorénavant associé à la vitesse de la lumière. Ces étalons sont devenus universels et immuables, à l’inverse du kilogramme.
Préoccupés par une plus grande exactitude et stabilité des mesures, les scientifiques du monde entier cherchent de nouvelles façons de définir le kilogramme – un élément capital du système de mesures employé dans le commerce, en science et dans maintes facettes de la vie quotidienne.
Le CNRC s’est joint à la quête qui consiste à redéfinir le kilogramme en fonction de constantes physiques ou de propriétés atomiques fondamentales, qu’on croit être à la fois universelles de nature et constantes dans le temps.
« Redéfinir le kilogramme en fonction d’un phénomène naturel est un enjeu colossal, car il est extrêmement difficile de hausser la masse de l’échelle microscopique à l’échelle macroscopique », affirme Dave Inglis, chef du groupe de recherche sur les étalons d’électricité au CNRC. « Parce que la masse fait partie de la d\xC3\xA9finition de l’ampère et de la mole, la redéfinition du kilogramme entrave celle de ces unités. »
Redéfinir le kilogramme constitue la première étape vers un Système international d’unités modernisé. Et le CNRC a mis quelques-uns des plus brillants esprits de la planète à contribution pour réaliser cette tâche.
L’élusif kilogramme
Le kilogramme est la seule unité de mesure internationale que définit encore un artéfact, réalité qui inquiète les métrologistes.
Pourquoi? Parce qu’aussi bien protégés qu’ils soient, tous les objets perdent ou accumulent peu à peu des atomes. Et quelques atomes de variation dans la masse du kilogramme chaque année suffisent pour avoir un impact majeur sur les mesures et le commerce internationaux.
Plus sur le sujet
- Institut des étalons nationaux de mesure du CNRC
- Bureau international des poids et mesures
- Programme des étalons de masse
- Production de l’unité de temps et de fréquence
- L’avenir de la mesure du temps
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