Braunschweig gibt uns die Kugel

Wann ist ein Kilo ein Kilo? Diese Frage versuchen Wissenschaftler seit nunmehr fast 150 Jahren zu beantworten. Noch bestimmt ein Platinklotz, die Einheit für die Masse - doch das soll sich ändern. Vielleicht kommt die einzig weltweit gültige Antwort bald aus der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig.

Von Angelika Henkel, NDR

[Bildunterschrift: Selten so nah beieinander: das schwindsüchtige Ur-Kilo aus Platin und sein möglicher Nachfolger aus Silizium. ]
Schon bei den Dreharbeiten ist es zu spüren: Dieser Ort ist ein besonderer. Wir sind in einem Kellergeschoss der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig. Vor uns: ein Raum, dessen Tür nur kurz geöffnet werden kann, Betreten für Fremde ist verboten.  Hinten in der Ecke steht ein Tresor. Es ist eine sehr große Ausnahme, aber tatsächlich: Seine Hüter schließen ihn für die Tagesthemen auf. Der Blick wird frei auf vier Stücke Platin, von Glashauben in verschiedenen Schichten geschützt. Es sind die Original-Kopien des Original-Urkilos aus Paris.

Wer das sonderbar findet, der hat sich beim Einkaufen wohl noch nie die Frage gestellt: Wer sagt eigentlich, wieviel ein Kilo ist? Hinter dieser Frage stecken viele spannende Geschichten: nur eine davon ist die des Braunschweiger Professors Dr. Peter Becker und der Neudefinition des Urkilos.

Eine Notlösung seit 1875

Die Geschichte beginnt 1875, es ist die Geburtsstunde des metrischen Systems. 17 Staaten vereinbarten mit Blick auf den internationalen Markt das Referenzmaß für ein Ur-Meter und das Ur-Kilogramm. Das Ur-Kilo wurde aus Platin hergestellt und wird seitdem in Paris verwahrt. Alle 40 Jahre wird es aus dem Tresor geholt, gewogen und verglichen mit den auf der Welt verteilten Kopien, dazu gehören auch die im Braunschweiger Spezial-Kellerraum.

Das Ergebnis ist für Physiker gleichsam Horror wie Mysterium. Wie es scheint, verliert das Ur-Kilo an Masse, es sind in 100 Jahren ganze 50 Mikrogramm, also etwa die Masse eines Staubkorns. Warum, das weiß niemand genau. Klar ist: die Welt braucht einen neuen verlässlichen Referenzwert.

Nicht klotzen - kugeln!

In Braunschweig ist dem Team um Professor Peter Becker ein Durchbruch gelungen, der das Ur-Kilo aus Paris und seinen Kopien im Braunschweiger Tresor schon museal aussehen lässt. In einem Raum voller Kabel, Zahlen und rauschender Klimaanlage steht sie: die Kugel, auf die die Welt der Physik blickt.

Sie sieht fast aus wie eine Zauberkugel, aber statt in ihr die Zukunft zu lesen, haben die Forscher mit ihr Zukunft geschrieben. Der Clou: Wieviel ein Kilo ist, wird bald nicht mehr mit dem Platinstück aus Paris gemessen, erklärt Physiker Dr. Arnold Nicolaus. Sehr vereinfacht ausgedrückt: Die Forscher hatten die Idee, die Atome der Kugel zu zählen. Das vorläufige Ergebnis: Es sind 21 Quadrillionen Silizium-Atome in der Kugel, eine Zahl mit 25 Stellen.

Rund geht immer

Da die Braunschweiger wissen, wieviel ein einzelnes Atom wiegt, können sie auch herleiten, wieviele Atome ein Kilo ausmachen. Sollte das Ur-Kilo verloren gehen, können Wissenschaftler auf der ganzen Welt selbst ein Kilo herstellen, solange sie auch diese hochspezielle Kristallkugel aus angereichertem Silizium haben.

[Bildunterschrift: So glatt und rund wie keine vor ihr: Die Silizium-Kugel bei der PTB in Braunschweig ]
Übrigens: das Atomezählen ist deshalb in der Genauigkeit möglich, weil die Kugel in ihrer inneren Struktur und der Oberfläche fast perfekt ist: Wäre sie so groß wie die Erde, dann wäre die höchste Erhebung nur knapp zwei Meter - sie dürfte damit der rundeste Gegenstand auf der ganzen Welt sein. Bei dieser Sinnlichkeit dürften selbst Physikbanausen Respekt zollen.

Bald stimmt es

Den Braunschweiger Wissenschaftlern ist es gemeinsam mit anderen Forschern aus der ganzen Welt gelungen, die Formel für das neue Ur-Kilo zu finden. Die Anforderungen der Welt-Maßkommission sind allerdings hoch.

Die zweite Hürde ist ein Abgleich mit den Werten eines wissenschaftlichen Konkurrenzprojektes in den USA und England, das in einem jahrelangen Wettlauf versucht hat, die Neudefinition über elektromagnetische Werte zu bestimmen. Das Rennen aber scheint schon gemacht, und so ist es nur noch eine Frage der Zeit, wann das neue Ur-Kilo weltweit neu ausgerufen wird, mit der Formel aus Braunschweig.

• Das Ende des Ur-Kilos [A. Henkel, NDR].

• Weltatlas: Deutschland [Flash|HTML] .

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