Das Urkilogramm wird gehütet wie ein Schatz. Doch obwohl drei Glasglocken den Zylinder in einem Panzerschrank des "Internationalen Büros für Gewichte und Maße" in Sèvres bei Paris vor äußeren Einflüssen schützen, nimmt die Masse des Metallklotzes allmählich ab: Etwa 50 Mikrogramm hat er mittlerweile verloren.

Nicht nur deshalb ist es an der Zeit, das 118 Jahre alte Vergleichsobjekt – wie bei allen anderen Grundeinheiten längst geschehen – durch Naturkonstanten zu ersetzen. Zwei US-Wissenschaftler schlagen nun vor, das Kilogramm über die Masse des Kohlenstoffisotops ¹²C zu definieren, das genau sechs Protonen und Neutronen enthält. Dabei gehen sie von der Avogadro-Konstanten aus. Sie entspricht der Anzahl der Atome in einem Mol eines Elements. Ein Mol ist seinerseits die Menge in Gramm, welche die Atommasse angibt.

Die Avogadro-Konstante ist allerdings nicht genau bekannt. Deshalb wurde sie bisher als untauglich zur Definition eines Massestandards angesehen. Der Mathematiker Theodore P. Hill und der Physiker Ron Fox wollen das Problem jetzt einfach dadurch lösen, dass sie der Avogadro-Konstante einen bestimmten Wert innerhalb der experimentellen Spanne zuweisen. Dabei handelt es sich der Bequemlichkeit halber um eine Kubikzahl, die zusätzlich durch 12 teilbar ist. Ein Gramm wäre damit, mathematisch exakt berechenbar, ein Zwölftel der Masse eines Mol ¹²C.

Im Jahr 2011 wollen Metrologen auf der Generalkonferenz für Maße und Gewichte über die Zukunft des Kilogramms beraten. Derzeit stehen noch zwei weitere Definitionsvorschläge zur Diskussion. Einige Forscher wollen einen Siliziumkristall mit genau bekannter Zahl von Atomen bauen, andere das Kilogramm mit Hilfe einer „Watt-Waage“ über elektromagnetische Messungen aus dem Planck'schen Wirkungsquantum ableiten.

Christoph Marty