Hochreine Kristallkugeln ermöglichen präzise Kilo-Definition

Wissenschaftler des Berliner Instituts für Kristallzüchtung haben einen Siliziumkristall erzeugt, der zu einer Neudefinition der Einheit "Kilogramm" führen könnte. Seine Struktur sei perfekt, so die Forscher. Dies und die hohe chemische und Isotopen- Reinheit des Kristalls sollen es ermöglichen, die Anzahl von Atomen in einem Kilogramm Silizium exakt zu bestimmen.

Aus dem Einkristall werden zwei Kugeln herauspräpariert, die je ein Kilo wiegen. Experten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig wollen dann die Atome in den Kugeln „zählen“ und so zu einer exakten Definition des Kilogramms kommen.

Bislang bestimmt sich das Kilogramm immer noch aus dem Vergleich mit dem Ur-Kilo in Paris. Es handelt sich um einen 39 Millimeter hohen und ebenso dicken Platin-Iridium-Zylinder. Der Nachteil: Jedes Handhaben des Zylinders, vor allem seine Reinigung, führt dazu, dass er zigtausende Atome verliert. Experten gehen davon aus, dass mittlerweile Abweichungen von 70 Mikrogramm auftreten (0,000 000 07 kg). Da in der heutigen Wissenschaft jedoch längst mit weit geringeren Massen experimentiert und gerechnet wird, ist eine genaue und international einheitliche Bestimmung von großer Bedeutung.

Bis jedoch das Kilogramm neu definiert werden kann, sind weitere Messungen nötig. Zunächst müssen die Kugeln mit dem Standard-Kilogramm in Braunschweig verglichen werden. Dadurch stellen die Wissenschaftler fest, wie genau die tatsächliche Masse der Kugeln mit der deutschen Kopie des Ur-Kilos übereinstimmt. Dann geht es darum, die Kugelgestalt exakt zu vermessen. Schließlich werden die Mitarbeiter des internationalen Avogadro-Projekts die Atomabstände ermitteln. All diese Messungen müssen zusammengenommen bis auf ein Hundertmillionstel genau sein. Sind diese Voraussetzungen erfüllt, kann man die Zahl der Siliziumatome in der Kugel berechnen und so eine für alle Zeiten gültige Einheit festlegen. (dsc)