Les sciences de la Terre toujours d’actualité pour le nouveau système international d’unités SI
Le 16 novembre 2018, la Conférence Générale des Poids et Mesures réunie à Versailles a officiellement adopté les nouvelles unités de base du système international SI. Michel Van Camp, chef de la Direction Opérationnelle « Séismologie et Gravimétrie » de l’Observatoire royal de Belgique, et ses collègues de l’Institut fédéral de Métrologie de Berne et de l’Université de La Rochelle soulignent dans un article récent l’importance des sciences de la Terre dans l’origine et la réalisation de ces unités de base.
Ces unités, basées sur 7 constantes, dont la vitesse de la lumière c, le nombre d’Avogadro NA et la constante de Planck h, entreront en vigueur le 20 mai 2019. Ainsi, le kilogramme sera officiellement redéfini en fonction de la constante de Planck. Ceci découle de la relation d’Einstein:
E = mc² = hν.
Cette nouvelle définition est importante, car l’utilisation du prototype international du kilogramme, en platine iridié, pose problème. Sa stabilité à long terme n’est pas assurée. Il peut être endommagé ou détruit, et pose des problèmes logistiques pour les comparaisons avec ses copies.
Ainsi, le mètre, le kilogramme et la seconde seront définis par les mouvements et l’énergie d’électrons, atomes et photons. Cependant, les valeurs numériques des constantes ont été choisies de manière à assurer la continuité avec l’ancien système. Ces unités gardent par conséquent leurs racines avec les sciences de la Terre : le mètre fut à l’origine un dix millionième d’un quart de méridien, la seconde un jour solaire moyen divisé par 86 400 et le kilogramme, la masse d’un décimètre cube d’eau.
Dans un article publié sur EOS, un magazine de l’Union Américaine de Géophysique (American Geophysical Union), Michel Van Camp et ses coauteurs soulignent que les sciences de la Terre restent d’actualité en métrologie, la science de la mesure. En effet, pour réaliser en pratique le kilogramme, on utilisera entre autres un système expérimental nécessitant de connaitre la pesanteur g. Cette grandeur est mesurable de nos jours avec une exactitude du milliardième de g (g = 9,811 116 665 m/s² à l’Observatoire royal de Belgique à Uccle), degré de précision rendu possible grâce aux recherches menées, entre autres, à l’Observatoire royal de Belgique depuis plus de 50 ans.
L’Observatoire reste également une référence pour l’unité de mesure du temps, la seconde, avec une précision meilleure que le milliardième de seconde. La seconde intervient indirectement dans la définition du kilogramme, à travers la valeur de la vitesse de la lumière c dont l’unité est le mètre par seconde.
L’article : Michel J. Van Camp, Philippe Richard, and Olivier de Viron, “Universal Units Reflect Their Earthly Origins”, EOS, publié en ligne le 14 novembre 2018. https://eos.org/project-updates/universal-units-reflect-their-earthly-origins
Liens :
Vidéo de la Conférence Générale des Poids et des Mesures (à suivre en direct le 16 novembre à partir de 11 h, heure belge (UTC + 1 h)) : https://www.youtube.com/watch?v=qA67T7FPBME
Le site web de la Direction Opérationnelle « Séismologie et Gravimétrie » : http://seismology.be/fr
Le bureau de l’heure: https://betime.be/fr/
Communiqué du SPF Économie du 20 mai 2018 : « Le kilo est mort, vive le kilo ! » https://news.economie.fgov.be/166217-le-kilo-est-mort-vive-le-kilo