Une nouvelle définition du kilogramme entre en vigueur (mais vous n'allez pas changer de poids pour autant)

C'est une décision de poids dans le monde de la physique : une nouvelle définition mondiale du kilogramme, adoptée en novembre, est entrée en vigueur lundi 20 mai. Si elle ne changera rien à votre quotidien, elle marque une rupture importante et très attendue de la communauté scientifique. On vous explique pourquoi.

Comment était mesuré un kilo jusqu'à présent ?

Le kilogramme était la dernière unité de mesure encore définie par un objet physique, baptisé le "grand K", un cylindre de platine et d'iridium de 39 millimètres de haut et 39 millimètres de large, conservé précieusement, sous clé et sous cloche, depuis 1889, au Bureau international des poids et mesures (BIPM) à Sèvres (Hauts-de-Seine). 

Il n'est sorti de sa cloche que de rares fois, pour être à nouveau mesuré. Ce qui a permis de constater qu'il avait perdu de la masse, entre 30 et 50 microgrammes, en un siècle. Bien sûr, il existe des copies, mais elles n'aident pas vraiment. Même si le prototype et les copies ont été fabriqués à la même époque et de la même façon, puis conservés dans les mêmes conditions, ils maigrissent ou grossissent très légèrement au fil des ans, indépendamment les uns des autres, sans que l'on sache vraiment pourquoi.

Pourquoi c'était problématique ?

Cette variation est évidemment anecdotique pour le commun des mortels, quand il s'agit de faire son marché ou de monter sur une balance. Mais elle devient de plus en plus problématique à mesure que les sciences et l'industrie s'engouffrent dans l'ère de l'infiniment petit, avec notamment le développement des nanotechnologies et des technologies quantiques.

En outre, d'autres unités de mesure (la mole, l'ampère et la candela) dépendent de la définition du kilogramme. S'il est faussé, elles risquent de l'être aussi.

Comment est-il mesuré à présent ?

Pour s'assurer que l'étalon ne bouge pas, la Conférence générale des poids et mesures (CGPM) a pris une décision drastique. Désormais, le kilogramme ne sera plus défini par un objet mais par une "constante", une donnée invariable, naturelle et universelle. Pour le kilogramme, ce sera la constante de Planck, un principe de mécanique quantique introduit par le physicien Max Planck. Pour comprendre l'utilité de recourir à une constante, prenons l'exemple du mètre. Il n'est plus défini par un objet en platine, peu précis et pas assez stable, mais grâce à la vitesse de la lumière dans le vide, une constante. 

La constante de Planck (h), c'est le seuil d'énergie minimum que l'on puisse mesurer sur une particule. Les chercheurs ont d'abord dû trouver la valeur de cette constante, grâce à une balance de Kibble, qui utilise les forces électromagnétiques. Ils ont ainsi trouvé la formule suivante : h= 6,626069934 x 10^-34 kg.m².s^-1

Cette valeur s'exprime "en joule par seconde ou encore en kilogramme mètre carré par seconde", explique Le Monde. "Connaissant la définition de la seconde, celle du mètre et la valeur de h, on en déduit donc une masse", résume le quotidien, qui explique aussi comment le kilo a été redéfini, dans cette vidéo.