Eine internationale Forscherallianz hat die eine fast perfekte Kugel geschaffen. Sie besteht aus hochreinem Silizium, hat einen Durchmesser von etwa zehn Zentimetern und eine maximale Rauheit von unter einem Nanometer (Millionstel Millimeter). Vergrößert auf die Erdkugel lägen die größten Unebenheiten dort unter 15 Zentimetern, erklären die Forscher um Achim Leistner vom australischen Zentrum für Präzisionsoptik in Sydney. Mit den zwei hergestellten Präzisionskugeln wollen die Wissenschaftler das sogenannte Urkilogramm neu definieren. Dies gelingt nur, wenn sowohl die Zusammensetzung als auch die Geometrie der Siliziumkugeln genau bekannt sind.
Wissenschaftler sind schon lange unzufrieden mit der Definition des Kilogramms. Dies leitet sich von einem Platin-Iridium-Zylinder ab, der in einem Pariser Vorort sicher verwahrt wird. Das Problem: Die Masse des Urkilogramms und der davon abgeleiteten Kopien schwankt. Die Physiker wollen daher die Definition des Kilogramms von anderen Größen und Verfahren ableiten. Eine Methode bietet das Abzählen aller Atome in einer ideal runden Kugel.
Materialforscher an der Physikalisch-technischen Bundesanstalt in Braunschweig stellten dazu aus Silizium einen riesigen Einkristall her, den sie in zwei Fünf-Kilo-Blöcke aufteilten. Dieses Rohmaterial schickten sie den Kollegen vom australischen Zentrum für Präzisionsoptik. Dort schliffen die Materialforscher die Blöcke über Monate in zwei Kugeln mit einem Durchmesser von rund 93,75 Millimetern. Oberflächenunebenheiten liegen bei 0,3 Nanometern. Die Formabweichung von der idealen Kugel liegt indes bei 70 Nanometern.
Diese Genauigkeit benötigen die Forscher, um mit optischen Methoden auf die Zahl der Atome in den Kugeln zu schließen. Dadurch könnte das Kilogramm über eine Teilchenzahl definiert werden, hoffen die Forscher. Sie stehen allerdings in harter Konkurrenz mit anderen Forschergruppen, die alternative Methoden entwickeln. Im Jahr 2011 könnte es dann soweit sein. Dann will sich das Bureau International de Poids et Mesures in Paris die Definition des Kilogramm erneut vornehmen.
Newscientist, Onlinedienst ddp/wissenschaft.de ? Martin Schäfer
