Wissen
18.11.2018

Das Maß aller Dinge: Natur ersetzt Urkilo

In Versailles wurde beschlossen, das Urkilo neu zu definieren. Das genaue Metermaß ist auch von Wien abhängig.

Robert Edelmaier ist ein maßvoller Mensch: Als stellvertretender Präsident des Bundesamtes für Eich- und Vermessungswesen beschäftigt er sich hauptberuflich damit, dass ein Meter ein Meter und ein Kilogramm ein Kilogramm ist.

Ein überaus wichtiger Beruf. Glauben Sie nicht? Dann hören Sie, was Edelmaier zu erzählen hat. „Es war 1999, als eine 125 Millionen Euro teure Marssonde der NASA am Boden zerschellte. Grund war ein dummer Rechenfehler, weil ein Kontrollzentrum englische Einheiten wie Inches und Fuß nutzte, ein zweites das metrische System. Irgendein Wissenschaftler vergaß umzurechnen und so nahm das Drama seinen Lauf.“

Ein drastisches Beispiel, sicher. Doch in einer Welt, in der Forscher mit Klein- und Kleinsteinheiten rechnen, ist das richtige Maß entscheidend. Und es ist fatal, wenn plötzlich ein Kilogramm kein Kilogramm mehr ist. Doch genau das ist geschehen: Das Urkilo hat über die Jahre an Gewicht verloren. Nicht viel – „nur“ ein 50 Millionstel Gramm, aber immerhin.

Im Tresor geschützt

„Le Grand K“, wie das Urkilo auch genannt wird, liegt seit 129 Jahren geschützt in einem Tresor im Pariser Vorort Sèvres. Nur drei Personen weltweit haben den Schlüssel, nur gemeinsam dürfen sie die drei Glasglocken anheben, unter dem der Zylinder aus Platin und Iridium gelagert wird. Auch wenn das Unikat nur alle 30 bis 40 Jahre heraus geholt wurde, hat es über die Jahre an Gewicht verloren – aus einem lapidaren Grund: Man nimmt an, dass es zu oft geputzt wurde, genau weiß man es aber nicht.

Nun war es an den Metrologen – die Wissenschaftler des genauen Messens – ein neues Ur-Kilogramm zu finden, und zwar eines, das immer gleich bleibt. Jahrelang machten sich zig Forscher an die Arbeit und kamen auf die Idee, das Kilogramm auf Basis von Naturkonstanten, also Maße, die sich nie verändern, zu definieren. Am Ende haben sie zwei Methoden entwickelt: Eine Möglichkeit ist es, das Kilogramm mittels einer perfekten Siliziumkugel zu berechnen, eine andere mit Hilfe einer Wattwage. In beiden Fällen spielt ein Phänomen der Quantenphysik eine Rolle: die Planck-Konstante (Details siehe Grafik).

Der Alltag ändert sich nicht

Verstehen Sie nicht? Macht nichts, damit sind sie in guter Gesellschaft. Man muss wohl einige Semester Physik oder studiert haben, um das zu begreifen. Beruhigend: „Es wird sich der Alltag durch die Neudefinition nicht verändern“, sagt Edelmaier.

Hauptsache Profis wie er kennen sich aus. Deshalb hat Edelmaier als einer von 60 Delegierten am vergangenen Freitag bei der Generalkonferenz für Maße und Gewichte in Versailles für die neue Definition gestimmt. Dort wurde nicht nur das Urkilogramm definiert, sondern auch drei weitere Basis-Einheiten: Ampere, Mol und Kelvin.

„Urmeter aus Ottakring

Die Einheiten Meter, Sekunde und Candela (gibt die Lichtstärke an), wurden schon vor Jahren neu festgelegt. Besonders beim Meter, das seit 1983 nicht mehr nach dem Ur-Meter bemessen wird, spielt Österreich eine besondere Rolle. Denn „das Urmeter liegt in Ottakring“ – flapsig formuliert. Aus dem Mund von Robert Edelmaier, ein Mann des genauen Maßes ist, würde man das nie hören.

Was daran wahr ist: Alle Meter dieser Welt können sich auf das Labor in Wien berufen. Denn dort hat man einen „Kammgenerator“ (entwickelt von Theodor Hänsch, der dafür den Nobelpreis bekommen hat): Mit Hilfe eines Lasers, der enorm genau ist, definiert man den Meter. Und weil Wien den Generator als erstes Institut weltweit hatte, steht hier seit 2007 das Pilotlabor. Knotenlabore stehen in Finnland, Japan, Großbritannien und Kanada. Dort kann jedes Metrologieinstitut der Welt den Meter kalibrieren lassen – also nachmessen, ob der Meter in ihrem Labor noch ein Meter ist. Paris, in dem einst auch der Urmeter lag, ist also nicht mehr das Maß aller Dinge.

Doch im Zentrum der Metrologen steht die Stadt weiterhin. Denn das Büro für Maß und Gewicht hat seinen Sitz nach wie vor in dem Vorort, in dem die Ur-Maße aufbewahrt werden. Und bei der heurigen Konferenz, an der insgesamt 200 Menschen teilgenommen haben, wurde nicht nur über Kilo, Mol oder Kelvin gesprochen.

Edelmaier saß auch in vielen Konferenzen, in denen es nicht nur um die neusten Berechnungen der Maßeinheiten ging: „Die genaue Messung ist z. B. entscheidend, wenn es um die Verträge geht, die über die Einhaltung des Verbots nuklearer Waffen wachen“, sagt er im KURIER-Gespräch, das er vor der Abstimmung in Paris geführt hat.