UTRECHT – We wegen massa nu nog door deze te vergelijken met een andere massa. Misschien is dat straks niet langer nodig, denkt een internationaal onderzoeksteam.

Een kilo is nu nog gedefinieerd als het gewicht van een afgemeten blok met een mengsel van de metalen platina en iridium. De vraag hoeveel dit blok dan zelf weegt, leidt tot een cirkelredenatie.

Aangezien massa zo’n fundamentele eenheid is in de natuurkunde, is het een wat gammele constructie.

De zogeheten SI-eenheden waar de traditionele natuurkunde op is gebaseerd, zoals de kilogram voor massa en de meter voor afstand, zouden daarom zo goed mogelijk moeten worden uitgedrukt in natuurkundige constanten, zoals de lichtsnelheid, vindt een groep Amerikaanse, Zweedse, Franse en Britse wetenschappers.

Massa moet daarom worden gerelateerd aan de constante van Planck (h), een kerneenheid in de kwantummechanica. Electrische stroom, die we meten in ampère, zou gerelateerd moeten worden aan de elementaire lading (e).

Supergeleider

Dat dit mogelijk is, kan worden aangetoond met het ‘quantum Hall effect’, een spanningsverschil binnen geleiders op microschaalniveau. Tot nog toe waren de experimenten die het effect bewezen uitgevoerd met traditionele geleidende materialen, die een grote onzekerheid overhielden.

Bij het nieuwe onderzoek is voor het eerst gebruik gemaakt van de supergeleider grafeen, een stof die pas enkele jaren geleden is ontdekt. De onzekerheid in de relatie tussen de SI-eenheden en de natuurkundige constanten is daarmee teruggebracht tot 86 deeltjes per triljoen, zo schrijven de natuurkundigen in het New Journal of Physics.

Met enig geluk hebben natuurkundigen straks dus een antwoord, als ze gevraagd wordt hoe veel een kilo zelf weegt.