Enjeux de la Controverse
Enjeux
Enjeux scientifiques et industriels
La redéfinition du kilogramme passant par une mesure extrêmement précise de
la valeur de la
Constante fondamentale
de la nature introduite par le physicien allemand Max Planck en 1899, qui joue un rôle fondamental en mécanique quantique.
D’après le CODATA 2006, h ≈ 6,62606896 × 10-34 J.s
avec une incertitude relative de 5,0 × 10-8.constante de Planck *, elle aura des répercussions intéressantes du point de vue scientifique sur la compréhension précise de nombreux phénomènes physiques, notamment électriques. Ainsi, par exemple, la constante de
Constante représentant la charge globale d’une mole de charges élémentaires, introduite par Michael Faraday au début des années 1830. Faraday F * est liée à h par une équation relativement simple, et bénéficierait d’une valeur
plus précise au travers de h. On peut également évoquer la constante de
Constante fondamentale de la nature qui décrit notamment l’énergie fondamentale de l’atome d’hydrogène. Elle fut établie à partir des travaux de Anders Jonas Ångström et Johann Jakob Balmer, et nommée en hommage au physicien suédois Johannes Rydberg. Rydberg *, dont la formule fait intervenir pas moins de cinq autres constantes :
la charge élémentaire, la masse inerte de l'électron, la permittivité du vide,
la constante de Planck et la vitesse de la lumière dans le vide. Une nouvelle mesure de h pourrait ainsi se répercuter par l’intermédiaire de la constante de Rydberg sur ces autres constantes.
L’essor très important que connait actuellement le domaine des nanotechnologies entraine un besoin de disposer de mesures de plus en plus précises, replaçant la métrologie au cœur de la science. Il est en effet nécessaire, dans le but de produire des éléments électroniques (cartes à puces, microprocesseurs, … ) de plus en plus réduits et pourtant de plus en plus puissants, de pouvoir se fier à appareils qui limitent au maximum les incertitudes dans le processus de fabrication, pour éviter qu’un nanogramme indésirable ne vienne fragiliser l’architecture globale. Dans ce contexte, la redéfinition du kilogramme s’inscrit dans un mouvement de stabilisation des mesures, et les techniques mises en œuvre (balance du Watt ou projet Avogadro) permettront potentiellement aux industriels d’accéder à un nouveau degré de précision dans la fabrication.
Poids et mesures
Echelle de précision
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Enjeux socio-économiques
Par ailleurs, on conçoit bien que la mise au point de moyens de mesure toujours plus précis, notamment dans le cas du kilogramme, représente une aubaine dans le domaine de la
Activité de contrôle par la loi de la validité des instruments de mesure utilisés dans la société. Cette prérogative est exercée en France par la Sous-direction de la métrologie, de la qualité et de la propriété industrielle au sein du Ministère de l’Economie, de l’Industrie et de l’Emploi, et au niveau international par l’Organisation Internationale de Métrologie Légale (OIML). métrologie légale *. La capacité de contrôler de façon plus précise ouvre en effet la voie à une amélioration de la sécurité, en établissant des taux de tolérance beaucoup plus précis par exemple. On peut ainsi penser à la controverse actuelle sur la dangerosité ou non des faibles doses radioactives, comme celles produites par le matériel de radiologie médical, qui repose sur une interprétation par le juriste des mesures de radioactivité réalisées.
Nouvelle précision des mesures signifie donc plus grande précision des lois.
D’un point de vue plus prosaïque, il convient d’observer qu’une nouvelle définition du kilogramme pourrait affecter à la marge les valeurs des masses des matériaux précieux, et avoir ainsi des répercussions sensibles, mais néanmoins limitées. On peut notamment penser aux immenses quantités d’or détenues par exemple par les gouvernements américains ou chinois, qui pourraient perdre, ou gagner, une certaine partie de leur valeur, au travers d’une nouvelle évaluation de leur masse en kilogramme.
Nomenclature méthodique
Relevons également l’enjeu éducatif : en effet, de la nouvelle définition du kilogramme découlera une difficulté plus ou moins grande de la transmettre aux élèves et étudiants, et plus généralement au monde scientifique. Cet enjeu restera cependant limité dans la mesure où la définition sera sans doute imposée au corps enseignant par une circulaire du ministère de l’éducation nationale. De plus, nos recherches nous ont prouvé aue la voix enseignante ne se fait pas beaucoup entendre dans cette controverse.
Kilogramme et métrologie mondialisée
Derrière la coopération très étroite qui unit les différents laboratoires métrologiques de la planète se dessine cependant nettement des rivalités, une compétition entre les recherches nationales. Chaque laboratoire national espère bien voir triompher sa méthode originale, qu’il s’agisse des différentes variantes de la balance du Watt réalisées ici et là ou bien, et c’est peut-être encore plus marquant, du
Physikalisch Technische Bundesanstalt. PTB * qui soutient énergiquement le projet Avogadro face à l’omniprésence de l’autre projet. La recherche d’une reconnaissance, d’un impact et d’une influence sur la scène métrologique internationale au travers de la quête du nouveau kilogramme a ainsi contribué à dynamiser les recherches métrologiques nationales.
La controverse du kilogramme est peut-être également le révélateur d’un mouvement de modification structurelle de l’organisation de la métrologie mondiale, au travers de la volonté affichée outre-Atlantique d’y jouer un rôle important voire central. Alors que la métrologie a historiquement été une préoccupation essentiellement européenne, il ressort à la fois des propos de chercheurs américains ou canadiens, du rôle croissant joué par le
National Institute
of Standards and Technology. NIST * et le
Task Group
on Fundamental Constants.CODATA * que les Etats-Unis n’entendent plus rester des acteurs marginaux dans ce domaine. Cela peut paraître d’autant plus surprenant que ce pays n’a même pas adopté le Système International.