Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig hat alle Voraussetzungen geschaffen, um die Basisgröße Kilogramm neu zu definieren. Im März nahm sie einen Kristall aus hochreinem Silizium-28 entgegen, aus dem die Mitarbeiter nun zwei Kugeln fertigen und analysieren. Dabei werden sie die Avogadro- sowie die Planck-Konstante wohl mit bisher unerreichter Genauigkeit bestimmen.

Das Silizium-28 in dem Kristall ist zu 99,998 Prozent isotopenrein. Daraus zieht das Leibniz-Institut für Kristallzüchtung in Berlin einen makellosen Einkristall. Dieser dient als Ausgangsmaterial für nahezu perfekt sphärische Kugeln. Indem die Forscher die Atome darin indirekt zählen und zur Masse und zum Volumen der Kugeln in Beziehung setzen, können sie die Avogadro-Konstante und die mit ihr verbundene Planck-Konstante genauer bestimmen als je zuvor – und anhand Letzterer lässt sich das Kilogramm definieren. Momentan verzählen sich die Forscher um 2 auf 100 Millionen Atome; diese Fehlerrate wollen sie halbieren.

Als Referenzgröße für das Kilogramm dient derzeit ein Platin-Iridium-Zylinder in Sèvres bei Paris. Doch auf Grund chemischer und physikalischer Prozesse verändert er sich allmählich. Weltweit laufen deshalb Anstrengungen, das Kilogramm ausschließlich über Naturkonstanten zu definieren. Die PTB-Mitarbeiter haben sich dafür entschieden, das mittels Atomzählung in Siliziumkugeln zu tun. Andere Institute, insbesondere in den USA, Kanada, Frankreich und der Schweiz, setzen auf alternative Wege, etwa auf so genannte Wattwaagen. Voraussichtlich Ende 2018 wird die Neudefinition in Kraft treten.