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Des Canadiens en voie de révolutionner le kilogramme

Après plus de dix ans de travail, des chercheurs canadiens sont plus près que jamais de la formule mathématique pour définir la mesure de masse de référence du système métrique : le kilogramme.

Un texte de Daniel Thibeault

Depuis 1870, le kilogramme est défini par un cylindre de métal conservé précieusement en France. Des chercheurs de partout dans le monde tentent, depuis plus de 20 ans, de trouver une formule mathématique pour le remplacer.

Au Canada, une copie du petit cylindre est jalousement gardée au sous-sol d’un immeuble tout à fait banal sur l'emplacement du Conseil national de recherches du Canada (CNRC), derrière les murs de béton et la porte blindée d’un coffre-fort, sous une cloche de verre.

La majorité des Canadiens ne savent même pas qu’il existe. Pourtant, il a une importance capitale dans leur vie de tous les jours.

Composé d’un alliage de platine et d’iridium, ce cylindre se nomme K74. C’est la 74e copie du grand K : le kilogramme de référence mondiale conservé en France. C’est ce qui garantit qu’un kilo au Canada est identique à un kilo en France, au Japon ou aux États-Unis.

« Lorsque vous allez à l’épicerie, vous prenez une pièce de viande ou vous pesez un certain nombre de pommes, vous avez une balance. Il y a une étiquette sur le côté de la balance qui certifie que cette balance est correcte selon Mesures Canada. Les poids que les inspecteurs utilisent sont étalonnés à partir de K74 », explique Claude Jacques, agent de recherche de la masse et des grandeurs au CNRC.

Le morceau de métal vaut environ 100 000 $. Mais ce n’est rien comparativement au rôle qu’il joue dans l’économie canadienne.

Au Canada, des chercheurs du CNRC travaillent depuis 10 ans à trouver une façon de définir le poids parfait avec autre chose qu'un fragile bout de métal.

Dans une pièce isolée sous plusieurs mètres de terre et de béton trône un appareil qui a l’air de tout sauf d’une balance. Le système mesure la vélocité et la gravité d’un poids à travers l’intensité d’un champ magnétique. Cette année, leur travail a porté ses fruits.

« Il y a trois laboratoires qui font ces mesures-là à travers le monde. Mais parce qu’on est les plus précis, c’est [notre] valeur qui aura le plus de poids pour le kilogramme », dit Ralph Paroli, directeur de recherche et de développement en métrologie au CNRC.

Les 99 pays membres de la convention générale des poids et mesures se prononceront en novembre sur la nouvelle formule. Si elle est acceptée, la formule canadienne deviendra la référence mondiale dès le 20 mai 2019.

Il s'agit d'une réalisation marquante pour ces chercheurs, qui ont désormais la fierté de savoir que le kilogramme sera dorénavant un peu canadien.

Un poids, deux mesures

Le kilogramme est la dernière unité de mesure qui est encore aujourd’hui définie par un artéfact. Si le système est jalousement protégé, sa fiabilité a des limites. La poussière, l’humidité, la chaleur et les gaz dans l’environnement d’un spécimen K peuvent rapidement faire fluctuer son poids. À grande échelle, les conséquences peuvent être importantes.

Depuis une vingtaine d’années, les laboratoires de recherches de plusieurs pays souhaitent donc découvrir une formule pour définir le kilogramme, comme c’est le cas pour d’autres unités de mesure.

La seconde, par exemple, se mesure grâce aux vibrations d’un atome de césium, et le mètre grâce à la vitesse de la lumière.