Le kilo ne sera plus ce qu’il était

Partager sur:
Sauvegarder cet article
Aimer cet article 0

Promouvoir la liberté n’est pas gratuit

Mais cela peut aider à réduire vos impôts de 66%

Faites un don dès maintenant

Faire un don

Le kilo ne sera plus ce qu’il était

Publié le 31 janvier 2019
- A +

Par Michel Gay.

La conférence internationale des poids et mesures qui s’est tenue à Versailles en novembre 2018 a modifié quatre unités du système métrique, dont l’une des plus anciennes, le kilogramme (kilo). On n’arrête pas le progrès !

Le mètre de l’ordre…

Les nouvelles unités ne dépendront plus d’expériences spécifiques comme, par exemple, la force entre deux fils éloignés pour l’ampère. Elles seront toutes définies par des phénomènes que la physique sait aujourd’hui traiter, ce qui n’était pas le cas il y a seulement quelques années, notamment pour définir le kilo.

Leur nouvelle définition les rend interdépendantes.

Ainsi, le kilo, l’ampère et le degré kelvin dépendent dorénavant du mètre et de la seconde… (Comment peut-on relier le kilo au mètre et à la seconde !? Les physiciens sont très forts…)

Autre conséquence, l’étalon mondial du kilo représenté par un cylindre de platine iridié conservé depuis le 28 septembre 1889 au Bureau international des poids et mesures (BIPM) dans le Pavillon de Breteuil à Sèvres (dans les Hauts de Seine) disparaît.

C’était le seul et dernier étalon matériel qui restait encore en vigueur.

Le nouveau kilo (égal au premier…) sera désormais défini à partir de… la constante de Planck (h), issue de la physique quantique qui relie l’énergie (E) d’un photon à sa fréquence v (lettre grecque « nu »)… La constante de Planck h = 6,62607015 x 10-34 Joule seconde.

Ainsi m = hv / c2 (lire : la masse est égale à h multipliée par « nu » sur la vitesse de la lumière au carré).

Cette égalité résulte de la célèbre formule d’Einstein E = mc2 et de E = hv

Le commun des mortels n’y comprend plus rien, mais il paraît que c’est mieux !

Depuis 1960, le mètre n’était déjà plus cette longueur « prototype » représentée par une règle de platine iridié à température de la glace fondante (sa longueur était alors égale à 1 650 763,73 longueurs d’onde dans le vide de la radiation correspondant à la transition entre les niveaux 2p10 et 5d5 de l’atome de Krypton 86…).

En 1985, la nouvelle définition du mètre est devenue le trajet parcouru par la lumière pendant une durée de 1/ 299 792 458 ième de seconde. La vitesse de la lumière est une constante parfaitement connue. Cette dernière définition réduit l’incertitude qui était de 10-10 jusqu’à présent.

Le commerce, c’est mesurer

Commercer, c’est échanger et mesurer. Différents systèmes de mesures  et d’étalons ont été inventés pour quantifier les transactions.

Étendus à la physique, ces étalons de masse (poids), de longueur, et de temps ont beaucoup évolué en fonction des connaissances scientifiques. La recherche de cohérence entre ces unités de base, et d’universalité pour se comprendre au-delà des frontières, et comprendre la nature, s’est vite révélée indispensable.

La science de la mesure (métrologie) et donc née. La convention du mètre par exemple est adoptée aujourd’hui par la quasi-totalité des États, même par… la Grande-Bretagne.

« Encore un truc pour nous gruger ? »

Est-ce « encore un truc pour nous gruger« , se demande le citoyen suspicieux qui fait ses courses ? Ces scientifiques ne vont-ils pas encore « faire le coup » de la bouteille de 75 cl qui passe à 70 cl, ou du paquet de gâteaux qui en contient moins avec le même prix ?

Non. Les unités ne varient pas. Le processus de définition reste le même à partir des constantes fondamentales mais en donnant une valeur exacte à une constante reconnue. Le BIPM l’appelle à « constante explicite« .

Cela donne aux unités de base la cohérence et le caractère universel recherchés qui ne dépendent que des constantes de la physique qui sont dorénavant fixées, et donc… constantes.

La nouvelle définition des unités de base sera effective en mai 2019. Qu’on se le dise !… Même si cela ne changera rien à la vie de tous les jours pour le commun des mortels…

Complément pour ceux qui aiment les chiffres et qui veulent du « concret » :

  • le temps (seconde s) est fixé par la fréquence de la transition du césium,
  • la longueur (mètre m) est fixée par la vitesse de la lumière,
  • la masse (kilo kg) est fixée par la constante h de Planck,
  • le courant (ampère A) est fixé par la charge de l’électron,
  • la température (kelvin K) est fixée par la constante k de Boltzmann,
  • la quantité de matière (mole mol) est fixée par le nombre d’Avogadro,
  • l’intensité lumineuse (candela cd) est fixée par l’efficacité lumineuse Kcd (voir ci-dessous).

Définitions des nouvelles constantes :

  • La fréquence de la transition hyperfine de l’état fondamental du césium 133 établie en 1968 est fixée à 9 192 631 770 Hertz
  • La vitesse de la lumière dans le vide « c » est fixée à 299 792 458 m/s
  • La constante de Planck « h » est fixée à 6,62607015 x 10-34 J s
  • La charge élémentaire « e » est fixée à 1,602176634 x 10-19 C
  • La constante de Boltzmann « k » est fixée à 1,380649 x 10-23 J / K
  • La constante d’Avogadro NA est fixée à 6,02214076 x 1023 mole-1
  • L’efficacité lumineuse Kcd d’un rayonnement monochromatique de fréquence 540 x 1012 Hz est égale à 683 lumens par watt (établie en 1979).
Voir les commentaires (53)

Laisser un commentaire

Créer un compte Tous les commentaires (53)
  • claude henry de chasne
    31 janvier 2019 at 6 h 24 min

    bof combien coûte cet exercice d’enc,, de mouche?

    • Vos beaufferies sont parfois affligeantes.

    • Ce n’est pas vous qui payez, juste une infime partie, puisque c’est la communauté internationale.
      En plus, c’est utile, pour que la physique ne reste pas avec le doigt mouillé.

    • Cher, très cher, quand on considère les équipements nécessaires pour affiner les mesures suffisamment.
      Mais… sans doute moins cher que les erreurs qui peuvent être causées par des imprécisions liées à la définition des unités. Il ne faut pas oublier que l’unité, c’est juste la base de toute la physique (super, dit le béotien), et de tout ce qui en découle. Ce qui en découle, c’est à peu près tout ce qui fait votre vie, si elle ne consiste pas à élever des chèvres dans le Larzac. Énergie, transports, communications… j’invite les personnes intéressées à regarder le dossier que Next Inpact avait consacré au sujet : https://www.nextinpact.com/news/107307-de-1795-a-2018-220-ans-devolution-systeme-international-dunites.htm

      • Un exemple d’application de cet exercice d’enc de mouche, tiré de l’article de NextInpact :
        « le GPS aurait été quasi impossible à développer sans la redéfinition du mètre, en 1983. Mais celle-ci ne le préfigurait aucunement  ».

        • Exactement, cela se joue à la longueur d’onde près du césium (?) pour avoir une précision de quelques cm contre 5 à 10 m pour le GPS US.

  • Je cite : « Est-ce « encore un truc pour nous gruger« , se demande le citoyen suspicieux qui fait ses courses ? … Non. Les unités ne varient pas. Le processus de définition reste le même à partir des constantes fondamentales mais en donnant une valeur exacte à une constante reconnue … La nouvelle définition des unités de base … ne changera rien à la vie de tous les jours pour le commun des mortels… ». Puisque cela ne change rien « pour le commun des mortels » , pourquoi et surtout pour qui change-t-on la définition du kilo, puisque c’est de cela qu’il s’agit, en utilisant des données tirées de la physique quantique ? Pour permettre aux dieux ou aux éventuels extraterrestres qui décideraient, un jour, de faire une ballade sur Terre, de ne pas se sentir trop dépaysés ? Comme disait mon grand-père : « il y a des coups de pied au c… qui se perdent » !

    • On change la définition parce que l’étalon mondial du kilo représenté par un cylindre de platine iridié évolue avec le temps. Et qu’il ne fera plus un kilo dans quelques dizaines (centaines ?) d’année. Alors qu’avec la physique, dans 2000 ans, la si on ne change rien à la formule, on aura la même unité de mesure.

      • Certes, mais autrefois, le commerçant, pour ne pas risquer de ne pas vous en donner pour votre argent, rajoutait une louche pour faire bon poids. Avec ces nouvelles définitions, vous ne pourrez jamais prouver qu’il vous a grugé. D’un monde où chacun considère que l’échange apporte de la satisfaction, on est arrivé dans un monde où chacun peut douter de l’honnêteté de son partenaire dans l’échange sans jamais être détrompé, ou alors au prix d’efforts démesurés.

  • Super, ça me rappelle que je dois acheter trois planck d’oranges

  • Il faut enseigner la physique quantique dès la maternelle, sinon, les gosses ne comprendront jamais les unités de mesure.

    • Effectivement !
      Il n’y a qu’à voir la difficulté, pour nous, adultes, à digérer la différence entre le kg (un poids) et le Newton (une force)…
      Même la NASA ou l’ESA expriment la poussée des moteurs-fusées en kg et non en N… C’est plus « parlant » pour le commun des mortels que nous sommes !

    • @xc oui c’est le but sans doute : saper les ancrages . Seuls les enfants qui auront des parents instruits auront réponse à leur question.

  • C’est chouette, reste a savoir si ces constantes sont vraiment constantes dans un univers en expansion continu et ou le chaos est une règle universelle et ou la lumière n’a aucune raison d’avoir des limites de vitesse..encore un coup de notre premier ministre pour nous faire perdre notre dernier étalon ?
    M’enfin , tout ça n’empêchera pas mon linky de mesurer l’énergie a la tête du client….ni ma pompe a gazoil !

    • Le jour où on découvrira qu’elles ne sont pas constantes sera je pense un jour merveilleux. Car ça ouvrira de nouvelles perspectives de recherches, études, découvertes pour l’humanité (rien de moins).

  • Tout à fait typique de notre époque qui refuse de poser des postulats et de les assumer.

    • Bin si, la longueur initiale du mètre ou le poids du kilo restant les mêmes, les postulats posés restent bien assumés.

      Il s’agit simplement d’avoir une définition la plus stable possible et universellement vérifiable.

      • « Vérifiable » n’est pas le mot juste !
        En réalité, avec ces nouvelles définitions, les unités deviennent « universellement reproductibles ».

  • Quelqu’un peut me préciser alors la nouvelle masse du photon?

    • Pas de changement. Le principe de ces redéfinitions est quand-même de conserver dans la mesure du possible la compatibilité avec les valeurs actuelles – le mètre a changé plusieurs fois de définition depuis la création du mètre étalon comme 10 000 000e de la circonférence de la Terre au niveau de l’équateur, pourtant le mètre étalon représente toujours un mètre – bien qu’il soit aujourd’hui défini… autrement. Bien sûr, avec une certaine précision qui, pour les mètres étalons datant de la fin du XVIIIe siècle, n’est pas très bonne…

    • Il n’a pas gagné de masse après cette réforme. Il demeure sans masse, caractérisé uniquement par son énergie, elle-même dépendante de sa fréquence d’oscillation.

      • Alors il n’y a pas d’équivalence énergie masse mouvement ; Einstein doit se retourner dans sa tombe

        • ça ne pose aucun problème à Einstein tant que le photon vérifie la relation E = c•p, où E est son énergie, p son impulsion et c la vitesse de la lumière dans le vide. La masse étant nulle, la partie de la relation la contenant « saute ». Renseignez-vous au-lieu de troller en faisant semblant d’avoir quelques notions – d’autant plus qu’il n’est pas nécessaire de chercher bien loin.

  • Qu’en est -il du degré Celcius ? L’a-t’on désolidarisé du degré kelvin pour être compatible avec la nouvelle religion ?

  • Combien pèses-tu? Attends que je fasse le calcul avec la constante de Planck!

  • Article conservateur pour le coup. Le monde est quantique, rien que les transistors qui composent nos ordinateurs/smartphones ont un fonctionnement quantique. Redéfinir le kilo ainsi me semble plus pratique qu’une pièce de musée dont seuls quelques érudits comprennent la variation qui relève du milliardième et qui ne peut plus faire office d’étalon à l’heure où les supra conducteurs ont un impact important sur notre vie. La sensation du kilo tout le monde peut la ressentir, et si il s’intéresse un peu à sa définition il saura qu’il y’a un rapport avec l’énergie. Après les musées c’est important aussi.

    • @einrente
      «  » » » » » » » » » »une pièce de musée dont seuls quelques érudits comprennent la variation «  » » » » » » » » » » » » »
      Si maintenant les pièces de musée varient , moi qui suis géologues , je jette l’éponge , l’histoire , la préhistoire et tout ce qui précède

    • Les quelques diodes et transistors qu’on peut trouver dans certains équipements radio à effet tunnel ont un fonctionnement quantique.
      Les autres ne le sont pas, et désolé pas de tunnel dans les CPU actuels…

  • Heureusement, en pratique, cela ne change rien. Il faut rappeler que les constantes ont été définies par rapport aux unités CGS. En effet, c a été trouvé et calculé en m/sec ou km/sec. La constante c permet ainsi de définir le m par rapport à elle. La première constante est le nombre de transitions du césium par seconde. On peut donc définir la seconde par cette constante, qui n’est que le retournement de l’équation. L’intérêt de ces constantes est qu’elles ne bougeront pas. On pourra dire à un extraterrestre dans 100000 ans que notre unité de longueur est (était!) la distance parcourue par la lumière (vitesse physique infiniment stable) en 1/c pourvu qu’on ait d’abord défini la seconde comme le temps pendant lequel le césium fait f transitions. Les autre mesures peuvent être aussi définies par leurs constantes physiques et on retrouvera le même rapport qu’entre les unités CGS et d’autres farfelues ou extraterrestres. Mais ce faisant, comme souvent, on oublie l’histoire des sciences qui s’est faite par rapport au système d’unités de tous les jours.

  • @dulieu tout à fait d’accord avec votre analyse mais l’histoire des sciences évolue, et il est un peu dommage de ne pas considérer l’application pratique des mathématique à savoir la physique, là est le marché…

  • Un type se fait arrêter après un carrefour par un flic qui lui demande, furax :
    – z’avez pas vu le feu rouge !?
    – désolé, m’sieu l’agent, je l’ai vu vert par effet doppler ! …

    • Et donc le mec se prend une prune pour excès de vitesse au lieu de franchissement de feu rouge 🙂

      • Fort heureusement pour notre ami, les radars de la flicaille ne sont pas prévus pour enregistrer des vitesses proches de celle de la lumiere. Il ne pourra donc être sanctionné que pour vitesse excessive eu égard aux circonstances et non pas excès de vitesse. Il n’aura aucun retrait de points.

  • Heu… la règle jaune qu’utilise tout prof’ de maths actuellement, a-t-elle la bonne longueur d’onde ?
    La vitesse de la lumière fixée est donc celle dans dans le vide ; sur Terre nous ne sommes pas dans le vide, alors ça doit bien changer quelque chose, non ? En plus, mon téléphone n’a pas d’appli pour mesurer la vitesse de la lumière, ni les longueurs d’ondes. C’est ballot !

  • Les commentaires sont fermés.

Promouvoir la liberté n’est pas gratuit

Mais cela peut aider à réduire vos impôts de 66%

Faites un don dès maintenant

Faire un don

Par Christophe de Voogd. Un article de Trop Libre

[caption id="attachment_253705" align="aligncenter" width="500"] By: ϟ†Σ - CC BY 2.0[/caption]

Dans le brouhaha actuel, où « tout est violence » et où toutes les « violences » se valent, le risque est grand de banaliser la violence au sens premier du terme, c’est-à-dire le déchaînement de la force destructrice contre les êtres et les biens.

« Plus dominé que moi, tu meurs ! »

La semaine passée aura vu, de la mise à sac du centre-ville de Rennes à l’annulation du concert de... Poursuivre la lecture

Par Sébastien Corniglion. Un article de The Conversation

[caption id="attachment_253427" align="aligncenter" width="640"] By: KamiPhuc - CC BY 2.0[/caption]

Miser sur les mathématiques et la physique : c’est la recommandation de trois grands experts pour prendre le train en marche du big data (voir notre précédent article sur le sujet). Une formation d’autant plus essentielle que les profils nécessaires en la matière continuent de faire cruellement défaut en France.

Un consensus autour des enjeux du big data

Les experts s... Poursuivre la lecture

Par Stéphane Pere, Chief Data Officer de The Economist.

[caption id="attachment_234276" align="aligncenter" width="640"] Gollum (Crédits : Reya Dawnbringer, licence CC-BY-NC-SA 2.0), via Flickr.[/caption]

Le monde a vu exploser la collecte de données. Nos localisations, nos comportements, nos habitudes et nos interactions sont tous transformés en données. Dans le passé, récolter des données coûtait très cher mais la possibilité qu’ont aujourd'hui les entreprises de le faire facilement et à un moindre coût leur redonne tout leur ... Poursuivre la lecture

Voir plus d'articles