Comments on Je n'ai toujours pas réussi à voir un kilogramme

@Geo: La réponse est dans une entrée ultérieure. :-) C'est quelque chose qu'on va faire dans deux ans si tout se passe bien (sauf que ce sera la constante de Planck, pas le nombre d'Avogadro, qu'on va fixer, mais ça revient quasiment au même car le produit des deux est connu avec une précision excellente). Et il y a effectivement une expérience (le « projet Avogadro ») qui tente de mener une mesure extrêmement précise du rapport entre la masse d'un atome (de silicium-28) et la masse du kilogramme ; la principale difficulté de l'opération consiste à mesurer avec une précision suffisante le volume d'une sphère taillée dans un monocristal de silicium (la sphère n'est bien sûr pas exactement sphérique, donc il faut réussir à mesurer ses petites déviations de sphéricité) de façon à compter précisément le nombre d'atomes dedans. Mais il ne faut pas se leurrer, que ce soit avec une sphère de silicium ou avec une balance de Kibble (=balance de Watt), on obtiendra finalement une précision ponctuelle un peu moins bonne qu'avec un étalon ; en revanche, on obtiendra une meilleure stabilité dans le temps (plus d'inquiétudes que l'étalon soit contaminé par l'atmosphère).

@Ilia: Un peu moins d'une centaine, je pense. Il y en avait 43 en 1880, je sais qu'on en a refabriqué une quarantaine jusque dans les années 1990, je suppose qu'on a continué depuis. Après, il faut savoir ce qu'on compte : il y a des kilogrammes qui sont mis « hors service » après une chute ou un autre accident — je ne sais pas ce qu'ils deviennent, par exemple si on les refond pour récupérer le platine, s'ils sont revendus comme curiosités ou si on s'en sert pour des mesures de basse précision ; et il y a aussi des kilogrammes qui sont numérotés mais qui ne vérifient pas les tolérances demandées pour être des prototypes (normalement 1kg±1mg) ; mais enfin, l'ordre de grandeur est là.

En France spécifiquement, à part 𝔎 lui-même et K1, 7, 8(41), 32, 43 et 47 qui sont ses copies officielles, il y a aussi les copies numérotées 9, 25, 31, 42′, 63, 73, 77, 88, 91 et 650 qui sont au BIPM et qui leur servent à différents titres ; et il y a apparemment aussi, hors du BIPM, les copies 13 (au CNAM ?), 17 (aux Mines de Douai ?), 34 (à l'Académie des Sciences), 35 (le prototype national officiel pour la France, qui est soit aux Archives soit à l'Institut National de Métrologie au CNAM) et JM15 (?), et peut-être KII ; tout ça sans compter les kilogrammes en platine du 18e siècle (aux Archives, au CNAM et à l'Observatoire de Paris).

Et pour compléter ma réponse / mon commentaire précédent, la chaîne continue, après les prototypes nationaux primaires et secondaires, en platine iridié, avec des poids étalons en acier inoxydable : là on perd de la précision à cause de la différence de poussée d'archimède entre les deux matériaux, et cette perte de précision égale ou dépasse de toute façon tout ce qu'on a perdu dans les étapes antérieures de la chaîne. Il y a plusieurs niveaux de précision disponible codifiés par l'Organisation Internationale de Métrologie Légale : E0 (non codifié), E1 et E2 pour des laboratoires de grande précision (correspondant à des incertitudes sur l'étalonnage de 1kg de 0.25mg, 0.5mg et 1.6mg respectivement) ; F1 et F2 pour des laboratoires de bonne ou moyenne précision (correspondant à des incertitudes de 5mg et 16mg respectivement) et M1, M2 et M3 pour le commerce (50mg, 160mg et 500mg).

@ooten:

Ça devrait être traité dans ma 3e entrée sur le sujet, mais comme il n'est pas certain qu'elle soit jamais écrite : en gros il y a une chaîne de traçabilité entre le prototype international du kilogramme, ses témoins officiels, les prototypes d'« usage exceptionnel » du BIPM, les prototypes d'« usage courant », les prototypes nationaux officiels, et ainsi de suite, où chaque niveau sert plus fréquemment, donc risque plus de s'user, et est comparé contre le ou les niveaux antérieurs, donc perd en précision ; mais la principale perte de précision est vraiment plus liée à l'usure et à la contamination avec le temps (de l'ordre de la dizaine ou de quelques dizaines de microgrammes) qu'à la perte de précision dans les pesées (de l'ordre du microgramme ou moins).

Les copies les plus fiables sont réalisées à l'occasion de la sortie pour pesée du prototype international, ce qui permet de les comparer directement à lui : chacune reçoit un certificat qui mentionne une masse comme 1kg plus ou moins tant de microgrammes (donc en un certain sens, ce ne sont pas de vraies copies, en effet : on sait que leur masse n'est pas 1kg, et on sait de combien elle diffère, et on en tient compte dans les pesées), même si on essaie de s'approcher beaucoup de 1kg par une série d'ajustages de plus en plus fins. Pour ce qui est de la fabrication matérielle des standards en platine-iridié, voir l'article de Terry J. Quinn (ancien directeur du BIPM) de 1986 dans *Platinum Metals Rev.*, « New Techniques in the Manufacture of Platinum-Iridium Mass Standards », disponible (apparemment en open access) ici : <URL: http://www.technology.matthey.com/article/30/2/74-79/ >.