Je continue l'histoire que
j'ai commencée dans l'histoire
précédente et qui m'avait laissé à la création du kilogramme des
Archives, que les savants de la fin du 18e siècle (notamment
Lefèvre-Gineau, Fabbroni et Fortin) avaient tenté de rendre aussi
précisément que possible égal à la masse d'un décimètre cube d'eau
pure à son maximum de densité (tandis que le mètre tentait lui-même
d'être la dix millionième partie de la longueur d'un quart de méridien
terrestre). Il faut maintenant que je raconte l'histoire de l'actuel
prototype international du kilogramme : les raisons qui ont mené à ce
qu'on voulût changer d'étalon, et la manière dont il a été fabriqué
et choisi.
L'usage du système métrique ne s'est développé que graduellement,
même en France. En 1812, face à la réticence quant à l'usage des
unités nouvelles, Napoléon et son ministre de l'Intérieur
(Montalivet)
prirent des mesures réglementaires autorisant l'usage de certains
multiples ou sous-multiples des unités métriques sous des noms
identiques à des mesures anciennes : il s'agit des
mesures usuelles
ou « napoléoniennes ». Par exemple, pour la vente en détail de
toutes substances dont le prix et le poids se règlent au poids, les
marchands pourront employer les poids usuels suivans, savoir :
la livre, égale au demi-kilogramme ou cinq cents grammes,
laquelle se divisera en seize onces ; l'once, seizième de la
livre, qui se divisera en huit gros ; […]
(article 8 de l'arrêté
du 28 mars 1812) ; le système métrique restait seul enseigné dans les
écoles. Pendant le quart de siècle qui suivit, ces unités
napoléoniennes causèrent une
certaine confusion, en superposant
aux unités anciennes qui n'avaient pas disparu des unités nouvelles de
même nom mais néanmoins différentes, et elles furent accusées
d'attenter à la pureté du système métrique. (Les habitudes,
d'ailleurs, ont la vie dure : plus de deux siècles après, on continue
encore à dire une livre
sur les marchés français pour parler
d'un demi-kilo !) Néanmoins, l'habitude du système métrique se
répandit peu à peu, au moins dans certains domaines. Une loi
promulguée le 4 juillet 1837 (après des discussions sur l'étendue des
concessions qu'il fallait éventuellement maintenir) abrogea le décret
napoléonien et régla qu'à partir du 1er janvier 1840 seuls les poids
et mesures du système métrique étaient autorisés en France, qu'il
s'agît des instruments de mesure eux-mêmes dans tout usage commercial
ou des dénominations portées dans les actes publics ou privés.
La vérification des poids et mesures était effectuée par
le Bureau des Prototypes, qui fut ensuite transféré
(d'abord géographiquement, puis administrativement) au Conservatoire
National des Arts et Métiers : à cet fin, il avait reçu une copie du
mètre et du kilogramme déposés aux Archives.
En même temps, surtout à partir du milieu du 19e siècle, différents
pays commencèrent à adopter à différents degrés le système métrique,
au moins pour certains usages ou en parallèle avec leurs mesures
traditionnelles. À titre d'exemple, l'Espagne adopta le système
métrique dès 1849, l'Italie dès son unification (et le royaume de
Piémont-Sardaigne déjà en 1845),
le futur
empire Allemand en 1868, et le Royaume-Uni autorisa l'utilisation
des mesures métriques en 1864 ; il faut dire qu'une des motivations
pour adopter les mesures métriques était souvent les différences
incompréhensibles des unités traditionnelles entre régions d'un même
pays (qu'il s'agisse des régions espagnoles ou des états s'unifiant
pour former l'Italie et l'Allemagne). Les poids et mesures métriques,
et les instruments pour réaliser les comparaisons, étaient aussi
exposés lors des expositions universelles, notamment à Londres en
1851, et à Paris en 1855 et surtout en 1867 où des savants de
différents pays réunis en un comité ad hoc recommandèrent
l'adoption universelle du système métrique.
C'est ainsi que commença à se manifester une difficulté liée au
statut particulier de la France, dépositaire des étalons primaires du
mètre et du kilogramme : les gouvernements étrangers qui souhaitaient
utiliser le système métrique devaient faire établir ou comparer leurs
étalons nationaux à Paris, aux Arts et Métiers (contre les mètre et
kilogramme du Conservatoire, censés refléter ceux des Archives). Ces
étalons nationaux étaient réalisés de façons différentes, dans des
matériaux différents, comparés dans des conditions différentes, et on
pouvait craindre que, au moins pour des mesures de grande précision,
il apparaisse des différences et, finalement, un kilogramme de Berlin
et un kilogramme de Rome différents du kilogramme de Paris comme il
avait eu existé une livre de Troyes différente de la livre de Paris.
(Il existait aussi des soucis particuliers liés au mètre, notamment le
fait que le mètre des Archives et sa copie du Conservatoire étaient
des règles à bouts, qui peuvent s'user, plutôt qu'à traits, plus
précises, ou encore la forme de sa section, les circonstances de
mesure des équations de dilatation, etc. Mais comme je me concentre
sur le kilogramme, je ne détaille pas.) C'est ainsi que l'idée fit
son chemin d'établir un standard international basé sur des
étalons réalisés et comparés de façon uniforme, et dans lequel la
France n'aurait plus un rôle privilégié. C'est dans cette optique
qu'on convoqua différentes commissions préparatoires et réunions
internationales pour décider des conditions précises dans lesquelles
on établirait des prototypes internationaux du mètre et du
kilogramme : les opérations furent un peu retardées par la guerre
franco-prussienne, mais la Commission Internationale du
Mètre se réunit en 1872 pour trancher les questions techniques
autour de la réalisation des nouveaux étalons.
Une première question à résoudre était de savoir quelle était la
bonne longueur à donner au mètre et la bonne masse au kilogramme : les
révolutionnaires avaient voulu que le mètre fût la dix millionième
partie de la longueur d'un quart de méridien terrestre et le
kilogramme la masse d'un décimètre cube d'eau pure à son maximum de
densité : fallait-il recommencer ces mesures un siècle plus tard, ou
reproduire aussi fidèlement que possible le mètre et le kilogramme des
Archives ? C'est le problème d'avoir pris pour « définition » des
unités des grandeurs physiques qu'on ne sait pas mesurer aussi
précisément que les étalons qu'on fabrique : si on ne sait mesurer la
masse d'un décimètre cube d'eau qu'avec une précision de 1 partie sur
105 (disons), soit on admet que le kilogramme n'est défini
(ou en tout cas, réalisable) qu'avec cette précision-là, soit on
fabrique des kilogrammes étalons plus précis, mais dans ce cas le
kilogramme changera à chaque nouvelle mesure plus précise de la masse
d'un décimètre cube d'eau ; soit on admet tout simplement que le
décimètre cube d'eau n'était que le point de départ, et que le
kilogramme est défini par l'étalon plus précis, fût-il arbitraire dans
sa masse exacte ; et il en va de même du mètre.
On sait maintenant que la longueur du mètre aurait dû être plus
longue d'environ 0.20 mm (la longueur d'un quart de méridien sur
l'ellipsoïde WGS84,
certes un peu arbitraire, vaut 10 001 965.7293 m) et, je l'ai dit la
dernière fois, que le kilogramme aurait dû être plus léger
d'environ 25 mg. En 1870, le consensus fut immédiatement unanime sur
le fait de garder le mètre des Archives pour servir de base au nouveau
prototype du mètre, mais il fut un peu plus délicat pour le
kilogramme, sur lequel certains soupçonnaient une erreur de l'ordre de
200 mg ou plus par rapport au décimètre cube d'eau. (Je pense que les
membres de la Commission, qui étaient plus physiciens que géographes,
se sentaient plus concernés par la masse volumique de l'eau que par la
taille de la Terre, et tenaient donc plus à refléter l'une que l'autre
dans le système d'unités.) Néanmoins, l'importance de
la continuité du système de poids et mesures, c'est-à-dire,
quand on redéfinit une unité, de s'arranger pour que la nouvelle
définition soit aussi identique que possible de l'ancienne, l'emporta,
et donc d'utiliser le kilogramme des Archives comme base du nouvel
étalon du kilogramme.
Parmi les décisions qui furent prises en 1872, on peut citer,
concernant le prototype international du kilogramme et les
prototypes nationaux :
- de leur donner la même masse que le kilogramme des Archives
[cf. ci-dessus],
- de les faire de la même matière que les étalons du mètre [ce qui a
l'avantage de permettre d'appliquer à l'un les mesures de dilatation
effectuées sur l'autre], à savoir, un alliage de platine et d'iridium,
contenant 10% d'iridium avec une tolérance ±2% [cet alliage a
l'avantage d'être beaucoup plus dur que le platine seul, tout en
conservant ses propriétés d'inoxydabilité et de résistance à la
corrosion],
- que tous les étalons seraient réalisés d'une même coulée de
l'alliage [pour qu'ils aient une composition aussi identique que
possible ; je vais dire plus bas que finalement ça n'a pas été
complètement le cas],
- de leur donner la même forme que le kilogramme des Archives,
c'est-à-dire un cylindre de hauteur égale au diamètre [c'est-à-dire le
cylindre qui, à volume donné, minimise la surface], dont les arêtes
soient légèrement arrondies [de manière à minimiser l'usure],
- d'effectuer les pesées dans l'air, dont on corrigerait la poussée
d'Archimède (lorsqu'on compare deux étalons de densité différente) par
les meilleures données connues sur la masse volumique de l'air et le
volume des étalons, lui-même mesuré par pesée hydrostatique [i.e.,
dans l'eau] des étalons, à l'exception du kilogramme des Archives,
qu'il ne fallait pas placer dans l'eau [de peur de l'abîmer,
cf. ci-dessous].
Les difficultés pratiques furent importantes. Pour commencer, la
chimie de l'iridium était assez balbutiante vers 1875, il fallait
réussir à purifier ce métal. Par ailleurs, à cause de la décision de
tout réaliser dans une unique coulée, les volumes à manipuler étaient
considérables : un peu moins que 250kg pour l'alliage final. (Pour
donner une idée de ce que cela représente, 200kg de platine, au cours
actuel, coutent dans les 7M€.) Les travaux préparatoires, réalisés à
l'École normale supérieure (dans le laboratoire
de Deville,
qui se chargea de la purification de l'iridium) et aux Arts et
Métiers, attièrent l'attention même en-dehors des cercles
scientifiques, et reçurent plusieurs fois la visite du Président de la
République ou de ministres. Le platine provenait en partie du
gouvernement russe et de la compagnie
anglaise Johnson&Matthey.
Mais le premier alliage, fondu en 1874, contenait trop d'impuretés
(essentiellement 1.4% de ruthénium et 0.6% de fer d'après les analyses
de Deville) et était de densité trop faible (21.15 kg/dm³), si bien
qu'après des discussions houleuses (parce que des mètres avaient déjà
commencé à être fabriqués dans cet alliage) on convint de commander à
Johnson&Matthey un nouvel alliage avec des tolérances plus
strictes, à savoir (10±0.25)% d'iridium, et au plus 0.15% de rhodium,
0.05% de ruthénium et 0.10% de fer ; cet alliage fut livré courant
1879. Les deux alliages furent comparés et le nouveau comparé aux
tolérances demandées (avec succès) : c'est dans celui de 1879 (le plus
pur, de masse volumique 21.55 kg/dm³) qu'ont été réalisés les
prototypes internationaux. Quant aux prototypes nationaux, leur
alliage a été livré par Johnson&Matthey en 1884. (Je ne sais pas
ce que sont devenus les 250kg de l'alliage de 1874.)
Je ne m'étends pas sur la Conférence du Mètre,
conférence diplomatique qui se réunit à Paris à partir du
1er mars 1875, réunissant 20 pays, et qui aboutit à la signature de
la Convention du Mètre du 20 mai 1875, établissant trois
organes principaux : (1) la Conférence générale des Poids et
Mesures (GCPM), présidée par le président de
l'Académie des Sciences de Paris, qui réunit périodiquement les
délégués des pays signataires pour acter les décisions de plus haut
niveau concernant le système métrique (devenu, à partir de 1960, le
Système International d'unités), (2) le Comité International des
Poids et Mesures (CIPM), de 12 membres (devenus
ensuite 18), placé sous l'autorité de la CGPM et nommé
par lui (initialement formé des membres de la Commission
Internationale du Mètre), comité permanent qui prépare le travail de
la CGPM, exécute ses décisions, et surveille le
fonctionnement du BIPM ainsi que la conservation des
prototypes et étalons, et enfin (3) le Bureau International des
Poids et Mesures (BIPM), chargé des comparaisons
et vérifications des étalons nationaux, de la conservation des
prototypes internationaux, ainsi que de tout le travail scientifique
et métrologique destiné à aider à l'établissement des standards
d'unités. (Mentionnons juste au passage qu'on n'accède pas facilement
au coffre-fort où sont stockés les prototypes : je disais la dernière
fois qu'il fallait trois clés, mais en outre il faut le vote d'une
résolution du CIPM, et la présence de deux de ses membres
en sus du directeur du BIPM : tout ça est explicitement
prévu dans le traité international, donc il ne faut pas rêver supplier
quelqu'un pour obtenir le droit de prendre des photos.) La langue
officielle des trois institutions citées est le français.
En 1875 aussi, on fixa le lieu affecté au BIPM : le
gouvernement français offrit à cet effet
le Pavillon
de Breteuil, ancien Trianon du château de Saint-Cloud (le château
lui-même ayant été détruit pendant la guerre de 1870 ; le pavillon
était encore debout, au moins pour ce qui est des murs — le toit avait
également été gravement abîmé par les bombardements), où Napoléon III
avait précédemment voulu faire établir un observatoire. Le Pavillon
lui-même fut remis à neuf de 1875 à 1884, pour servir à
l'administration du Bureau, tandis que les instruments scientifiques
eux-mêmes étaient placés dans l'observatoire, le bâtiment en face
(côté ouest, c'est-à-dire en s'éloignant de la Seine) du Pavillon, et
c'est là
que se trouve actuellement, pour autant que je puisse le déterminer
avec fiabilité, le prototype international du kilogramme.
Puisque j'en suis à essayer de déterminer les
choses avec la plus grande précision, il y a une question qui me
préoccupe aussi, c'est de savoir avec certitude si le pavillon de
Breteuil et ses dépendances sont sur la commune de Sèvres ou de
Saint-Cloud. L'adresse postale où le BIPM reçoit son
courrier est sans aucune ambiguïté à Sèvres,
et la
commune de Sèvres elle-même semble penser que le Pavillon est à
Sèvres, ainsi que
l'Assemblée
nationale. Ce qui est quand même embarrassant vu que j'ai vérifié
les limites des communes françaises telles
que distribuées
par le gouvernement (insérées dans une base de données
PostGIS), et il n'y a aucun doute que SELECT
gid , insee_com , nom_com FROM commune WHERE ST_Contains(geom,
ST_Transform(ST_GeomFromText('POINT(2.21967 48.82928)',4326), 2154))
; renvoie 15209 | 92064 | SAINT-CLOUD (les
numéros 4326 et 2154 sont les systèmes de
coordonnées longitude+latitude/WGS84, et Lambert-93, ce
dernier étant utilisé par l'IGN dans ses données) ; les
limites de communes sur OpenStreetMap sont les mêmes que celles
évoquées ci-dessus et placent bien le BIPM à Saint-Cloud.
Je pense que la réponse Saint-Cloud
est la bonne, malgré toutes
les sources qui disent Sèvres
, mais en tout état de cause, il
est extraordinaire qu'il puisse y avoir, en 2016, le moindre doute sur
la commune à laquelle appartient un bâtiment en Île-de-France !
Je reviens au kilogramme. Une commission mixte, formée de savants
français (dont
l'amiral
Mouchez, directeur de l'Observatoire de Paris, qui a une rue à son
nom juste à côté de chez moi, et dont je ne savais même pas qu'il
était physicien) et étrangers désignés par le CIPM, était
chargée de réaliser une copie du kilogramme des Archives. Elle reçut
au printemps de 1879 trois cylindres de l'alliage platine-iridium
« pur » (cf. ci-dessus), qu'on baptisa KI, KII et KIII. Dans un
premier temps, les membres de la commission effectuèrent (à
l'ENS) une analyse de l'alliage et de sa densité (amenée
à son maximum par une frappe vigoureuse
), et un ajustage
approximatif des cylindres à une masse légèrement supérieure à 1kg, en
se basant sur une comparaison avec le kilogramme de l'Observatoire
(qui avait lui-même été fabriqué vers 1799 par Fortin en même temps
que celui des Archives, puis réajusté sur la masse de ce dernier en
1844). Puis (toujours à l'ENS) une première comparaison
fut faite avec le kilogramme des Archives, permettant un premier
ajustage plus précis de KI, KII et KIII. Les pesées étaient
effectuées au moyen d'une balance de la maison E. & A. Collot
construite exprès pour l'opération ; c'est d'ailleurs A. Collot
lui-même qui effectuait le maniement de la balance et l'ajustement des
cylindres. La suite des opérations eut lieu à l'Observatoire de Paris
(dans la partie sud de la grande salle de la méridienne) à l'été à
l'automne 1880. On y effectua un second ajustage sur le seul KIII,
ainsi toutes sortes de pesées mettant en jeu les masses suivantes :
KI, KII, KIII (tous les trois dans le même platine iridié), le
kilogramme des Archives (en platine, désigné A), celui de
l'Observatoire (en platine, désigné O), celui du Conservatoire des
Arts et Métiers (en platine, désigné C′, parce qu'il y avait un C
au BIPM) avant ou après lavage, et l'étalon national
belge (en platine, désigné Bl, qui devait servir de témoin de la bonne
conservation des autres) ; les pesées étaient faites par double pesée
(méthode « de Borda »), c'est-à-dire qu'on pèse les deux poids à
comparer contre une même tare, de façon à maximiser la précision de la
balance dont les bras ne sont pas rigoureusement égaux (dans un
premier temps, la tare était un cylindre temporaire en platine,
désigné KTD ; dans un second temps, c'était KII qui servit de tare
dans les pesées finales entre KI, KIII, A et Bl).
La conclusion de toutes les mesures était une série de différences
entre les masses de ces différents kilogrammes, d'où il résultait
notamment que, avec une précision de l'ordre de ±15µg, la masse de
KIII était la même que celle du kilogramme des Archives A, et qu'on ne
pouvait pas espérer faire mieux. Les autres masses mesurées
étaient : m(KI)=m(KIII)+146µg, m(KII)=m(KIII)+330µg, m(O)=m(KIII)−94µg, m(C′)=m(KIII)+1190µg
après lavage (+1710µg avant),
et m(Bl)=m(KIII)−3035µg, avec des incertitudes
variables à cause des différences de pesées et de volumes, que je ne
reproduis pas ici. (Le rapport détaillé de la commission
est ici,
pour ceux qui veulent absolument tous les détails.) La commission
recommanda donc d'adopter KIII comme prototype international du
kilogramme, ce qui fut sanctionné par le CIPM le
3 octobre 1883, puis par les 1re et 3e CGPM en 1889
et 1901. À partir de ce moment, le prototype en question (l'ancien
KIII, donc) fut désigné 𝔎 (un K gothique). Quant à KI, il fut
marqué d'un I
au brunissoir, porté au BIPM où il
est encore (dans le même coffre que 𝔎) pour servir de témoin,
maintenant plutôt appelé K1 ; et KII fut marqué d'un II
au
brunissoir, réajusté en 1887, et donné à la section française de la
Commision Internationale du Mètre, mais je n'ai pas réussi à savoir ce
qu'il est devenu ensuite.
On ignore la manière exacte dont les ajustements étaient effectués
par Collot, mais c'était probablement au papier émeri (la fabrication
moderne de tels étalons utilise de la poudre de diamant). Ces
opérations étaient donc très délicates à réaliser. Il est,
d'ailleurs, un peu ironique qu'on ait déployé tant d'efforts à donner
à 𝔎 exactement la même masse que le kilogramme des Archives A,
étant donné que des analyses ultérieures, je l'ai mentionné la
dernière fois, ont démontré que la masse de A n'était pas stable et
perdait de l'ordre de 7µg/an (au moins comparé à 𝔎, qui est
certainement beaucoup plus stable, mais on peut et on doit bien sûr se
demander à combien il l'est).
Pour qu'il n'y ait pas le moindre doute, quand on
dit que deux objets ont la même masse, cela signifie, concrètement,
qu'ils ont le même poids dans le vide. Or toutes les pesées se font
dans l'air : quand il existe des différences de densité entre les
objets pesés (et d'autant plus qu'elles sont importantes), il faut
donc ajuster les pesées pour tenir compte de la différence de poussée
d'Archimède entre les objets, et pour cela, connaître leur volume.
(Heureusement, comme le platine iridié est 2×104 fois plus
dense que l'air, il suffit de connaître le volume avec une précision
d'une part sur 104, et de même sur la masse volumique de
l'air, pour arriver à une précision d'une part sur 108 sur
le poids effectif, et c'est encore mieux si les masses comparées sont
de densité très proches.) Les volumes des différents kilogrammes
furent mesurés par pesée hydrostatique (c'est-à-dire, pesée dans
l'eau, pour mesurer la poussée d'Archimède exercée par l'eau) : pour
ce qui est de KI et KII, avant ajustage ; pour ce qui est de KIII
(celui qui est devenu le prototype international), malgré le risque,
il a été pesé de nouveau dans l'eau après ajustage, et il a
été vérifié qu'une fois nettoyé sa masse n'avait pas changé par
rapport à avant le passage dans l'eau. Le volume de KIII=𝔎
est de 46.40 cm³ à 0°C. Pour ce qui est du kilogramme des
Archives (A), on ne voulut pas prendre le risque de le placer dans
l'eau, de peur que la dissolution d'impuretés n'altère sa masse. Son
volume avait été calculé en 1856 par le
britannique W. H. Miller
(au cours de ses travaux pour réaliser le nouvel étalon de la livre
anglaise) : il s'y était pris par comparaison, au moyen d'un
pycnomètre à gaz (ou ce qui y revient), avec un cylindre de référence
temporaire, lui-même mesuré par pesée hydrostatique ; une fois
corrigée une erreur de calcul de sa part, la section française de la
Commission internationale du mètre était arrivée à un volume de
48.68 cm³ à 0°C
(rapport
détaillé ici).
![[Le coffre-fort contenant le prototype international du kilogramme et ses six copies officielles]](../images/bipm-ipk-vault.jpg "Le prototype international du kilogramme et ses six copies officielles")
Comme il n'en existe quasiment pas de photos à part celle que je
remets ici (cf. mon entrée précédente), voici ce que j'ai pu trouver
en matière de description du prototype international du kilogramme :
il s'agit d'un cylindre d'environ 39mm de diamètre et autant de
hauteur (c'est vraiment petit ! il est étonnant de se
rappeler à quel point le platine est dense) ; contrairement aux
témoins et prototypes nationaux, il ne porte aucun numéro inscrit ; un
procès-verbal de 1888 fait les observations suivantes sur son état
général :
Le kilogramme a des arêtes assez vives et un poli moins parfait que
celui des prototypes nationaux. Sur le plan supérieur, il y
a, à 2mm environ du bord, des stries à bords mal définis, formant des
parties de courbes concentriques, et qui proviennent évidemment d'un
défaut de poli. Sur la surface cylindrique, il y a des
stries verticales près du bord supérieur, et une piqûre à 1cm environ
du bord inférieur, juste au-dessous de la strie la plus accentuée.
Le plan inférieur présente des parties polies ou rayées qui
paraissent provenir d'un glissement du kilogramme sur son support et
auxquels correspondaient des raies analogues sur la lame de platine de
son support.
Je n'ai pas trouvé de description plus récente.
Ajout : voir
une entrée ultérieure pour une
petite enquête sur les photos du PIK.
Comme tous les étalons de masse de très grande précision, il est
manipulé avec des pinces spéciales en velours ou peau de chamois. Il
est stocké posé sur une plaque de quartz elle-même posée sur une base
de cuivre, et cerclée d'un anneau d'argent (servant à limiter les
mouvements latéraux accidentels du prototype, qui risqueraient
d'abîmer la surface inférieure, comme en témoigne la dernière phrase
du paragraphe cité ci-dessus). Le tout est surmonté de deux cloches
de verre (la seconde étant maintenue en place par des butées sur le
support), et, dans le cas spécial du prototype international, d'une
troisième cloche (posée sur une plaque de verre rodé) munie d'une
valve permettant de faire et de maintenir un vide partiel (mais de nos
jours, cette valve est conservée ouverte).
Pour éviter de l'altérer, le prototype international n'est sorti de
du coffre où il a été rangé en 1889 que de façon exceptionnelle, pour
être comparé à ses témoins et aux prototypes nationaux : après les
pesées initiales des prototypes nationaux en 1889, il y a eu une
comparaison commencée en 1939, interrompue par la guerre, et complétée
en 1946, et une troisième en 1989–1992 ; enfin, en 2014,
une calibration extraordinaire préalable à la redéfinition du
kilogramme (dont je parlerai dans une suite de cette entrée).
À part le prototype international 𝔎 (ex-KIII) et ses copie
KI et KII fabriqués en 1880 comme je l'ai expliqué plus haut, 40
nouveaux cylindres furent livrés à l'octobre 1884 et travaillés
(au BIPM) pour les ajuster sur le prototype international
et devenir des prototypes nationaux ou copies officielles du prototype
international. Ce travail d'ajustage était excessivement long et
pénible, initialement on s'était donné pour objectif de donner à
chaque copie une masse comprise entre 1kg et 1kg+0.2mg (i.e.,
1.0000002 kg), mais à cause de la difficulté, la tolérance fut réduite
à ±0.2mg en 1885, puis ±1.1mg en 1888. Ils portent les numéros 1 à 40
ou 41 (le numéro 8 a été sauté par erreur, et le kilogramme frappé du
numéro 41 est utilisé avec les accessoires prévus pour le 8 et est
désigné comme 8(41) ; mais comme des gens n'ont pas compris
que les entiers naturels ne sont pas
une ressource rare, il y a quand même eu un vrai kilogramme 41
fabriqué ultérieurement). Finalement, chacun des 42 kilogrammes (KI,
KII et 1 à 40 en passant par 8(41)) reçut un certificat indiquant sa
masse (comparée à 𝔎, et mesurée à environ 3µg près) et son
volume à 0°C. Puis, à part les kilogrammes KI et 1 réservés à servir
de témoins au prototype international et enfermés avec lui dans le
coffre en 1889, les autres ont, pour la plupart, été distribués au
hasard entre les pays participant à la 1re CGPM pour
servir d'étalons nationaux (ou d'étalons secondaires ou de témoins
nationaux), ou bien au BIPM lui-même pour servir dans ses
calibrations. D'autres kilogrammes ont été fabriqués depuis, mais je
parlerai des pesées et des calibrations dans une suite de cette
entrée.
Sources principales : elles sont
plus abondantes que pour l'entrée
précédente, puisque les documents de la fin du 19e siècle sont
assez largement disponibles en ligne (et notamment sur Gallica) ; j'ai
déjà donné des liens vers les principaux rapports ; la description de
l'aspect de 𝔎 est citée
dans un
rapport de Thiesen de 1898 ; j'ai continué à utiliser
le livre de
Bigourdan (Le système métrique des poids et mesures),
notamment les chapitres XXI et XXXI, et toujours les deux articles de
la revue Metrologia
(Richard
Davis, The SI unit of mass
, 40 (2003),
et Richard
Davis, Pauline Barat & Michael Stock, A brief
history of the unit of mass: continuity of successive definitions of
the kilogram
, 53 (2016)) cités la dernière fois, puis
quelques autres qui y sont cités directement ou indirectement ; et
j'ai également fait usage du chapitre II du livre édité par Chester
Page & Paul Vigoureux, The International
Bureau of Weights and Measures 1875–1975 (publié à l'occasion
du centenaire de la Convention du Mètre), qui est une traduction
anglaise d'un original français auquel je n'ai pas accès, mais la
traduction
est téléchargeable
ici.
Suite : partie 3.
