Das Ur-Kilogramm, das nicht mehr ein Kilogramm wiegt (oder vielleicht doch?)

[Floore]

Warum nimmt man denn nicht einfach eine der exakten Kopien, die noch keinen Gewichtsverlust zeigen und ersetzt das Ur-Kilogramm damit? Oder ist der Sentimentalwert dieses Ur-Kilogramms so hoch, dass das Ding nicht ausgetauscht werden darf?

Offenbar ist die Methode, einfach ein Referenzgewicht zu benennen, nicht sehr zuverlässig. Wer sagt dir denn, dass die Kopie in Zukunft nicht auch an Masseverlust leiden wird, wie das heutige Original? Außerdem was ist tatsächlich um vieviel leichter oder vielleicht sogar schwerer geworden? Mann kennt tatsächlich nur den rellativen Gewichtsverlust zwischen Original und Kopien.
Das ist ein allgemeines Problem, wenn man mit Referenzen arbeitet.

Den alten Platinblock schmilzt sicher keiner, sondern der wird weiterhin gut geschützt irgendwo in einem Museum herumstehen und vielleicht bekommt man irgendwann heraus woran es liegt, dass er leichter wird. Die Kopien der Kopien etc. werden vermutlich erst mal weiter genutzt werden um die Supermarktwaage zu eichen, dafür reicht es alle male.

[down1343]

Warum nimmt man denn nicht einfach eine der exakten Kopien, die noch keinen Gewichtsverlust zeigen und ersetzt das Ur-Kilogramm damit?

Das Problem des Kilogrammes ist auch, dass es die einzige Einheit der SI-Basiseinheiten ist, die durch so einen Vergleichsgegenstand definiert sind. Alle anderen können im Labor durch Messungen bestimmt werden. So definiert sich der Meter etwa nicht mehr anhand eines Ur-Meters, sondern durch die Strecke, die das Licht im Vakuuum in 1 / 299 792 458 Sekunden zurücklegt. Für Physiker und seine Theorien ist diese Herleitbarkeit wichtig. Für den Alltagsgebrauch des Normalbürgers ist es natürlich ziemlich egal, wie das Kilogramm oder der Meter nun definiert sind.

[Kompensator]

Warum nimmt man denn nicht einfach eine der exakten Kopien, die noch keinen Gewichtsverlust zeigen und ersetzt das Ur-Kilogramm damit? Oder ist der Sentimentalwert dieses Ur-Kilogramms so hoch, dass das Ding nicht ausgetauscht werden darf?

[Floore]

Ajo ich ahsb gelesen aber es gibt doch kopien von dem dingen, also was ist darans chlimm habe hier durchgelesen und auch den link halt... kp ich mein es gibt doch genug kopien so wies aussieht...

Man muss sich schon auf ein Refferenzgewicht festlegen. Ok, da könne man eine der Kopien nehmen, aber wer sagt dir, dass diese Kopie nicht in absebarer Zeit auch an Masseverlust leidet, oder schon gelitten hat und wir haben es nicht mitbekommen?
Das ist alles etwas unsicher.
Es geht hier um eine Massedifferenz von 50 mikrogramm, das hört sich lächerlich an und wird den Käufer an der Kasse wohl kaum scheren, aber in der Technologie-Branche hat man Maßstäbe erreicht, wo 50 mikrogramm durchaus eine Rolle spielen können.
Noch schlechter sind die Physiker dran, was bringt es bitte die Masse von Elementarteilchen bestimmen zu wollen, und dabei weiß man noch nicht einmal wie schwer eigendlich ein Kilo ist?

[THEMASTERGAMER]

Ajo ich ahsb gelesen aber es gibt doch kopien von dem dingen, also was ist darans chlimm habe hier durchgelesen und auch den link halt... kp ich mein es gibt doch genug kopien so wies aussieht...

[maestro]

Sry, aber ich check net wiso es so schlimm ist wenn das ding schrumpft. Entspricht nen Kilo nicht einfach einem Lieter Wasser? also jetz bei der dun der dichte, schätze man gehtd abei von 4 Grad aus, mit der größten Dichte.... Ich meine, ok es ist seltsam udn man sollte schon herausfinden woran das liegt aber wiso ist das so schlimm für uns???

Hast du mal ein bisschen was über das Urkilogramm gelesen? Das Kilogramm wird eben nicht mehr über die Masse des dm³ Wasser definiert sondern seit 1889 über das Urkilogramm in Paris. Und würdest du wollen, dass ein Kilogramm real weniger wird? Real weniger Wurst fürs Geld? Ich empfehle als Lektüre die erste Seite des Themas.

[Harmakhis]

Sry, aber ich check net wiso es so schlimm ist wenn das ding schrumpft. Entspricht nen Kilo nicht einfach einem Lieter Wasser? also jetz bei der dun der dichte, schätze man gehtd abei von 4 Grad aus, mit der größten Dichte.... Ich meine, ok es ist seltsam udn man sollte schon herausfinden woran das liegt aber wiso ist das so schlimm für uns???

Der/das Liter ist nicht über das Gewicht definiert, sondern über das Volumen, nämlich ein Kubikzentimeter.
Der Liter war mal über das Gewicht definiert (1 kg Wasser), aber nie umgekehrt.

[THEMASTERGAMER]

Sry, aber ich check net wiso es so schlimm ist wenn das ding schrumpft. Entspricht nen Kilo nicht einfach einem Lieter Wasser? also jetz bei der dun der dichte, schätze man gehtd abei von 4 Grad aus, mit der größten Dichte.... Ich meine, ok es ist seltsam udn man sollte schon herausfinden woran das liegt aber wiso ist das so schlimm für uns???

[HiroP]

Möglicherweise bringt uns da der LHC weiter. Schließlich ist eines seiner Primärziele, die Existenz des Higgs-Teilchens/Felds zu bestätigen oder zu widerlegen.

Ist ein solches Feld bekannt, wird uns das sicher bei dem Verständnis des Phänomens "Masse" enorm weiterbringen. Wie Floore ja schon gesagt hat, erklärt unser Standardmodell nicht, warum manche Teilchen eine Ruhemasse haben und andere nicht.

Wahrscheinlich wird dann auch ganz nebenbei noch eine neue Definition des Kilogramms anfallen...

[Floore]

Es gibt ja noch mehr Ansätze das Kilogramm neu zu definieren, ob eine Methode dabei ist, die die Gravitation nutzt, weiß ich nicht, ich würde aber mal schätzen nein, zu unpraktikabel.

Charan hat sicher recht, die Gravitation ist die unbekannteste der vier elementaren Kräfte. Die Gravitationskonstante ist die unpräziseste aller physikalischen Konstanten überhaupt. Jede andere Naturkonstante ist genauer bestimmt als G, der Fehler allein der Gravitationskonstante ist größer als die Genauigkeit, die für die Neudefinition des Kilogramms verlangt wird.

Daran sieht man schon mal, wie schwer man sich damit tut, die Gravitation überhaupt zu vermessen.

[McWire]

Die Idee mit der Raumkrümmung kam mir auch irgendwie...

Das Problem ist nur, dass man dafür eine relativ große Masse braucht damit man den Effekt nachweisen kann.

Aber wie man ja weiß ist bei der Masse ja das Kilogramm definiert und nicht etwa die vorsatzlose Einheit Gramm, es wäre daher nur noch 1 Schritt weiter zu gehen und statt Kilogramm Megagramm oder Gigagramm anhand der Raumkrümmung zu definieren.

Hätte zumindestens den Vorteil das man keinen Bezugspunkt für die Massebestimmung, wie z.B. bei der Wägung mit der Erdschwerkraft braucht.

Das Problem ist, das wir immernoch die Gravitation zu wenig verstehen, ansonsten hätte man wie bei elektromagnetischen Basisgrößen schon längst eine zuverlässige Definiton.
Das Ur-Kologramm hat sich als Defintionsgrundlage solange gehalten, weil wir nicht wirklich wissen was Masse ist

[bozano]

Braucht man für die Definition des "kg" wirklich eine reelle Masse?
Masse verursacht doch eine Raumkrümmung. Wenn man nun einer gewissen Masse eine gewisse Raumkrümmung zuweist, müsste man ja genau sagen können, wieviele C12-Atome ein kg hat.(?)

[Floore]

Das mit der Kugel halte ich auch für zu schwierig, da gibt es immer Abweichungen im Maszstab einiger Atomlagen bzw. oberflächlicher Fehlstellen.
Reinstes Silicium hinzubekommen ist dagegen technisch nicht so weit entfernt wie es zuerst den Anschein haben mag, da die Halbleiterindustrie schon einige Erfahrung hat mit der Darstellung von Reinstsilicium.

Naja, im Moment scheint das tatsächlich der vielversprechendste Weg zu sein. Ich habe immer noch keinen anständigen Link gefunden, aber wer es ausfühlich mag:
Spektrum der Wissenschaft - Eine gewichtige Sache

Der Masseverlust des Ur-Kilo beträgt 0,00005 Gramm.
Die genauste Kugel, die man bisher hergestellt hat, hat eine Oberflächenabweichung von 50 nm. Das bedeutet, würde man diese Kugel auf Erdgröße aufblasen, wären sämptliche Erhebungen (und Senken) nicht höher (tiefer) als 7 Meter. Diese Kugel besteht aus 99,998% Silizium 28. Über die Güte des Einkristalls weiß ich gerade nichts. Das Silizium hier hat eine wesentlich höhere Güte, als es die Halbleiterindustrie benötigt.
Und ich glaube selbst hier sind sie noch am Streiten, ob dieser Standard für die Neudefinition ausreicht und der Fehler klein genug ist.

Ich habe keine Ahnung, wie die Halbleiterindustrie ihr Silizium reinigt, hier wird es mit Zentrifugen gemacht, ähnlich derer, die man zur Anreicherung von Uran benützt.

Allerdings würde ein Silciumblock bestimmt auch an Massenschwund leiden, wie es das Urkilogramm tut. Wer will die Atome nachzählen bzw. erstmal mit mit einem Rastertunnelmikroskop - Wikipedia die ganze Oberfläche absuchen ob noch alles seine Ordnung hat ?

Das ist richtig, auch diese Kugel könnte und wird vermutlich unter Masseschwund leiden, aber das ist egal. Die Definition ist nicht an diese Kugel geknüpft, sondern an eine bestimmte Menge von Atomen, genauer C12-Atome. Die Kugel braucht man nur, um erst mal die Atommenge bestimmen zu können.
Wenn man einmal das entsprechende Verfahren gefunden hat, dann lässt sich ein Kilo beliebig reproduzieren, ohne Vergleichsgewichte zu benutzen.

[MMK]

Das Problem ist so eine Kugel hinzubekommen. Das fängt damit an, reinstes Silizium zu bekommen ohne Verunreinigung durch andere Elemente. Worauf sogar auch geachtet werden muss ist, dass es sich um ein möglichst reines Kristallgitter handelt, denn nur damit funktioniert die Umrechnung Volumen => Atomzahl. Zweitens ist es nicht so einfach, eine vollkommen runde Kugel hinzukriegen, auch da scheitert es bis jetzt an der selbstgesetzten Genauigkeit.

Das mit der Kugel halte ich auch für zu schwierig, da gibt es immer Abweichungen im Maszstab einiger Atomlagen bzw. oberflächlicher Fehlstellen.
Reinstes Silicium hinzubekommen ist dagegen technisch nicht so weit entfernt wie es zuerst den Anschein haben mag, da die Halbleiterindustrie schon einige Erfahrung hat mit der Darstellung von Reinstsilicium.

Allerdings würde ein Silciumblock bestimmt auch an Massenschwund leiden, wie es das Urkilogramm tut. Wer will die Atome nachzählen bzw. erstmal mit mit einem Rastertunnelmikroskop - Wikipedia die ganze Oberfläche absuchen ob noch alles seine Ordnung hat ?

[Floore]

Nungut anstatt grossartig zu Spekulieren was nun los ist, sollte man nunendlich eine ordentliche Definition für 1kg wählen und durchsetzen.

Das ist leider einfacher gesagt als getan.
Einen guten Link kenne ich gerade nicht, aber ich meine gelesen zu haben, dass ein vielversprechender Ansatz über die Avogadro-Zahl geht. Das heißt, man möchte das Kilo an der Masse von C12 definieren. Dafür müsste man eigendlich die Atome genau abzählen können was leider sehr schwierig ist. Also geht man einen Umwegüber Silizium, welches sich besser bearbeiten lässt und dessen Masseverhältnis zu C12 man kennt. Da man die einzelnen Atome nicht zählen kann, versucht man eine Kugel mit genau bekanntem Volumen zu fertigen. Ist das Volumen genau bekannt, kann man auch die Anzahl der Atome in dieser Kugel bestimmen und somit exakt deren Gewicht.

Das Problem ist so eine Kugel hinzubekommen. Das fängt damit an, reinstes Silizium zu bekommen ohne Verunreinigung durch andere Elemente. Worauf sogar auch geachtet werden muss ist, dass es sich um ein möglichst reines Kristallgitter handelt, denn nur damit funktioniert die Umrechnung Volumen => Atomzahl. Zweitens ist es nicht so einfach, eine vollkommen runde Kugel hinzukriegen, auch da scheitert es bis jetzt an der selbstgesetzten Genauigkeit.