Le kilogramme, un poids qui pèse lourd dans la balance

Communiqué de presse

Carlos Sanchez travaille sur la balance de Kibble du Conseil national de recherches Canada

Le Canada réalise la mesure la plus précise d’une constante scientifique indispensable 

Le 16 novembre 2017 — Ottawa (Ontario) — Conseil national de recherches du Canada : Dans un an, le kilogramme sera redéfini. Ce jalon de poids signifie que toutes les unités du Système international d’unités pourront être calculées mathématiquement, éliminant ainsi la nécessité de recourir à des artéfacts et à des objets étalons. Cette importante avancée scientifique est attribuable en grande partie à la contribution du Conseil national de recherches du Canada (CNRC) au calcul de la constante de Planck avec le plus faible degré d’incertitude jamais obtenu. 

Depuis plus de 30 ans, les scientifiques du monde entier tentent de définir la constante de Planck et ainsi calculer la véritable valeur d’un kilogramme. Travaillant dans un laboratoire souterrain avec des murs de béton d’un mètre d’épaisseur utilisé auparavant pour la recherche en physique atomique, les scientifiques du CNRC ont pu mesurer la constante de Planck avec un degré de précision de 9,1 parties par milliard, ce qui équivaut à déterminer le nombre de cheveux sur la tête de 1100 personnes, à un cheveu près. 

L’équipe a réalisé cet exploit grâce à la balance de Kibble (ou balance du watt), acquise en 2008 du Laboratoire national de physique du Royaume-Uni, laquelle permet de mesurer la quantité d’électricité requise pour faire contrepoids à une masse suspendue dans un champ magnétique. 

Bien que simple dans son principe, l’atteinte d’une telle précision a nécessité des scientifiques la prise en compte de subtilités imperceptibles. Ainsi, ils ont pu prendre en compte des changements gravitationnels causés par le mouvement de la lune, la quantité d’eau dans le sol produite par la fonte des neiges et même la masse de quelques couches de molécules d’eau recouvrant toute surface dans un environnement humide. En fait, la sensibilité de la balance est telle que de petits séismes se produisant de l’autre côté du globe pourraient être perçus. 

Bien que le concept de masse et de précision soit facile à comprendre dans la vie de tous les jours, par exemple lorsque nous achetons des fruits ou pesons des conteneurs d’expédition, il revêt une grande importance dans bon nombre de sciences fondamentales. Alors que la communauté scientifique mondiale continue de chercher à établir de nouvelles normes de mesure et à redéfinir la constante de Planck, de nombreuses innovations pourraient voir le jour grâce à l’esprit de collaboration du CNRC et à sa perpétuelle quête de précision. 

Les résultats obtenus par l’équipe du CNRC sont maintenant publiés en ligne et dans le numéro de juin 2017 de la revue Metrologia.


Citations

« Les principes de Newton qui vous ont été enseignés à l’école secondaire sont tout ce dont vous avez besoin pour comprendre le fonctionnement de la balance de Kibble. »

– Carlos Sanchez, chef d’équipe, Conseil national de recherches du Canada

« Certaines percées scientifiques sont attribuables en grande partie à la chance. Dans notre cas, notre réussite repose sur la capacité de nos experts, sur place, à améliorer continuellement chacune des composantes de l’instrument – et évidemment sur un peu de chance. Derrière chaque amélioration, il y a une histoire. Honnêtement, si nous sommes rendus là où nous en sommes aujourd’hui, c’est à la fois grâce à notre persévérance et à des interventions effectuées au moment propice. Lorsque le doute s’installe, lorsque l’on ne sait pas si l’on peut améliorer les résultats, quelqu’un arrive et dit “Est-ce qu’on a essayé ça?”, ce qui mène à un tournant dans la recherche, survenu juste au bon moment. »

– Barry Wood, chercheur associé, Conseil national de recherches du Canada

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