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Est-ce que je peux la tenir ?
Seulement si tu promets d'être très, très prudent.
Je promets d'être incroyablement prudent. Je serai incroyablement prudent avec, je le promets.
Bon, c'est glissant, sois prudent. On est prêt ?
Je suis sur le point de toucher une sphère de 1kg d'atomes de silicium 28. Il y en a environ 2.15x10^25.
C'est absolument incroyable au toucher. Waow, c'est stupéfiant.
À part ses créateurs, je suis une des seules personnes à avoir jamais tenu cette sphère.
La matière de départ utilisée pour la créer a coûté 1 million d'euros mais maintenant qu'elle a été si
précisément sculptée --
Combien coûte-t-elle ?
Elle n'a pas de prix... Ce que tu es en train de regarder est l'objet le plus rond au monde.
Comment peux-tu être certaine que c'est l'objet le plus rond ? Je veux dire, la Terre est plutôt ronde,
n'est-ce pas ? Si ceci était la Terre...
Si c'était la Terre, la distance qui séparerait la plus haute montagne de la plus profonde vallée serait alors de... environ 14m d'écart.
C'est vraiment surprenant. C'est surprenamment rond.
Mais pourquoi investiriez-vous un million d'euros et des milliers d'heure de travail à parfaire
une sphère en silicium pure, polie ?
Et bien la réponse est grave (jeu de mots avec «tombe» en anglais). Ou plutôt «grave», comme on l'aurait prononcé dans
le français original.
Vous voyez, le grave était le nom originel pour l'unité de base de masse dans le système métrique,
qui devint le Système International d'unités ou unités SI. En 1793, une commission qui comprenait notamment
l'important scientifique et aristocrate Antoine Lavoisier, définit l'unité de base de la masse comme étant le poids
d'un décimètre cube d'eau à la température de fonte de la glace -- essentiellement juste un litre
d'eau très froide. Le nom grave venait du latin «gravitas» qui signifie «poids».
Mais ça n'allait pas durer. Ce nom sonnait trop comme le titre aristocratique «graf» -- qui
est l'équivalent d'un comte. Et avec la révolution française qui battait son plein,
ralliant le peuple afin d'assurer l'égalité pour tous, on ne pouvait pas vraiment avoir une unité plus noble que
les autres. Lavoisier y a perdu sa tête, littéralement, non pas parce qu'il a aidé à créer un
des plus grands systèmes de mesure de tous les temps, mais parce qu'il collectait des taxes
en tant que noble.
Les choses étaient donc vraiment graves.
Le nouveau gouvernement républicain croyait qu'un grave serait trop grand pour les choses qu'ils voulaient
mesurer dans tous les cas et ils se mirent alors d'accord sur le gramme, qui était juste un millième
de grave.
Mais ils réalisèrent vite qu'un gramme était trop petit et ils retournèrent au grave, mais
puisqu'ils ne pouvaient pas l'appeler comme ça, ils inventèrent le kilogramme -- un millier de grammes. Et c'est
pour cela qu'entre les sept unités de base SI, le kilogramme est la seule unité à avoir un préfixe
dans son nom.
En 1799, la définition du kilogramme fut raffinée pour être la masse d'un litre d'eau à 4 degrés
Celsius -- la température à laquelle elle est la plus dense. Mais l'eau par elle-même n'est évidemment pas
la chose la plus sensible à utiliser comme un standard de masse. Un cylindre en platine pur fut donc créé de sorte à
avoir la même masse que la définition via l'eau et il fut déclaré Kilogramme des Archives.
Maintenant, il est important de noter qu'à ce point, le kilogramme n'est plus attaché à la masse d'un
volume d'eau -- le kilogramme des archives est par définition LE kilogramme.
90 ans plus ***, en 1889, le kilogramme fut amélioré en utilisant un cylindre en alliage de platine et d'iridium.
Il était désormais bien plus résistant que l'original mais était, mis à part ce détail, globalement identique. Et à ce jour,
il est toujours la définition du kilogramme. Il est officiellement appelé le
Prototype International du Kilogramme, bien qu'il soit affectueusement connu comme étant Le Grand K. Oh, et c'est
aussi gros que ça...
C'est la seule chose dans tout l'univers avec une masse d'exactement un kilogramme car
c'EST le kilogramme. Elle est aussi la seule unité SI à être encore définie par un objet physique.
Il repose sous trois cloches en verre, à côté de six kilogrammes frères, dans une chambre forte
à climat contrôlé, verrouillée par trois clés indépendamment contrôlées, dans le sous-sol du
Bureau International des Poids et Mesures à la périphérie de Paris.
Si vous étiez maintenant capable d'entrer par effraction dans la chambre forte et d'affecter le Grand K, vous seriez en train de changer
la définition du kilogramme, une définition sur laquelle reposent nombre de nos mesures, et
vous jetteriez ainsi le monde dans le chaos ! Enfin non, pas vraiment -- mais comment qui que ce soit pourrait
savoir si la masse du Grand K changeait ?
Et bien, quand il fut créé pour la première fois, 40 répliques identiques fut aussi faites. Elles n'étaient pas
parfaitement identiques -- elles avaient des masses légèrement différentes par rapport au Grand K mais ces écarts
furent enregistrés. Ces répliques furent alors envoyées à des pays tout autour du monde pour leur servir
de standards nationaux.
En 1948, les kilogrammes furent réunis pour une pesée. Et c'est alors que les problèmes commencèrent.
Parce que même si tous les cylindres étaient faits à partir du même alliage et stockés sous des conditions
virtuellement identiques, leurs masses avaient divergé au cours du temps. La masse de Grand K n'était même pas
la même que les six cylindres frères stockés avec lui. Et pour empirer les choses, lorsqu'ils furent
rassemblés ensemble quarante ans plus *** leurs masses avaient encore plus divergé, jusqu'à environ
50 microgrammes - environ le poids d'une empreinte digitale. Mais les empreintes digitales n'étaient pas
les coupables, vu que les kilogrammes étaient prudemment lavés avant leurs pesées.
Donc un certain processus physique avait dû en fait changé la masse des cylindres, mais son fonctionnement
est encore une question de spéculation. Une chose est sure, la masse d'un cylindre en platine-iridium
n'est pas stable au cours du temps. Et c'est un gros problème. On ne peut pas avoir d'unité
qui change sa valeur. Et ce désastre n'est pas limité aux mesures
de masse vu que des sept unités de base SI, quatre dépendent de la masse du kilogramme,
sans oublier les unités dérivées telles que les Newtons, Joules, Volts et Watts.
Arrivés là, ceux d'entre vous qui sont dans les pays n'ayant pas adopté le système métrique -- oui,
je parle de vous, Libéria, Birmanie et les États-Unis -- vous devez vous sentir un peu au-dessus des autres,
vu que votre unité de masse, la livre «avoirdupoids», n'est plus définie par un objet physique. Non, au lieu de cela
elle est définie comme étant précisément 0.45359237 kilogrammes.
Prenez ça.
Il est donc clair que quelque chose doit être fait pour éliminer la dépendance du kilogramme envers un objet physique
et c'est là où la sphère en silicium entre en jeu, mais en quoi aide-t-elle exactement ?
Tu as ici un objet physique qui est magnifique mais il est toujours un objet physique.
Tu essaies de te débarrasser de ça. On essaie de se débarrasser de l'objet physique
mais ce qu'on fait avec cet objet particulier, c'est compter combien d'atomes y sont contenus.
Tu ne peux pas vraiment compter combien il y en a là-dedans, si ?
Tu ne peux pas compter combien il y en a mais tu peux calculer combien il y en a car
ce matériau est du silicium, il n'y a pas de vacances ou de dislocations.
Donc, c'est comme un cristal parfait de silicium. C'est ça.
Non seulement c'est du silicium pur, mais il ne contient qu'un seul isotope du silicium, le silicium 28, et
cela explique en quoi le matériau de base était si cher.
Et pourquoi une sphère ? Et bien, une sphère est un objet plutôt simple.
Si tu connais le diamètre de la sphère, tu peux caractériser la dimension complète de l'objet.
Ça explique pourquoi la sphère doit être
l'objet le plus rond jamais créé, mais comment fait-on pour rendre un objet aussi rond ?
On commence en fait avec une sphère plus grosse. Elle était plus large d'environ deux millimètres de
diamètre et on l'a juste affinée progressivement en utilisant de l'abrasif. C'est en fait du
massage d'atomes. On en arrive à essayer de contrôler la forme d'un objet
au niveau atomique. Mais faire la sphère ne représente que la moitié de la bataille,
il faut ensuite mesurer précisément son diamètre. Le diamètre est en fait mesuré via un laser.
Donc, en réalité, on mesure une sphère au centre d'une cavité avec un laser frappant
ses côtés et on mesure l'écart entre les côtés.
Connaissant le diamètre, on peut déterminer son volume. Et comme l'espacement entre les atomes dans
le silicium est connu avec une grande précision, on peut alors calculer combien d'atomes composent la sphère.
Ceci vous permet de redéfinir la constante d'Avogadro. Pour le moment, la constante d'Avogadro est définie
via le kilogramme. Elle est égale au nombre d'atomes dans douze grammes de carbone 12.
Mais en utilisant cette approche, le nombre d'atomes de silicium dans la sphère serait utilisé
pour fixer la constante d'Avogadro, qui définirait ensuite le kilogramme.
Ainsi, même si les sphères de silicium étaient perdues ou endommagées, cela n'aurait aucun effet sur la définition
du kilogramme car il ne serait pas défini par un objet physique, mais par un concept.
Tu aimerais voir la définition officielle du kilogramme comme étant "un kilogramme est la masse
de 2.15x10^25 atomes de silicium 28". Oui.
Est-ce que - est-ce que ça va arriver ? Il est possible, fort possible que
cela arrivera. Mais il y a une autre approche pour redéfinir
le kilogramme qui implique le fait de fixer la constante de Planck et on fait cela avec quelque chose qui s'appelle
une balance de Watt. Ces deux approches sont complémentaires. Chacune fournit une vérification de l'autre, et
si elles montrent un bon accord et si elles sont capables d'avoir des incertitudes aussi faibles qu'environ vingt
microgrammes, elles pourraient redéfinir le kilogramme dès 2014. Et alors le kilogramme sera finalement
une unité immuable, n'étant plus définie par un objet physique dans la chambre forte du
sous-sol d'un endroit de Paris. Traduit par @Alexis_Reymbaut
Maintenant, si le kilogramme était originellement prévu
pour être la masse d'un litre d'eau à la température où elle est la plus dense, à quel point nous en sortirions-nous ?
Et bien, si vous considérez un litre d'eau à environ quatre degrés Celsius, elle a une masse de 999.975
grammes. Donc je suppose que vous pourriez voir ça de deux façons. D'un côté, vous pourriez dire que le kilogramme
est légèrement plus lourd qu'il ne devrait l'être, mais d'un autre côté, il y a 214 ans, les scientifiques
furent capables de créer un artefact qui était correct avec une marge d'erreur correspondant à un grain de riz.
C'est vraiment remarquable. Si vous voulez en entendre plus sur la balance de Watt, dites-le moi
dans les commentaires et je verrai ce que je peux faire. Cela semble être à la pointe
en termes de la redéfinition du kilogramme, donc nous devrons attendre pour voir ce qui se passe. Une
dernière chose, je devrais faire remarquer que cela a pris une collaboration internationale de scientifiques
pour créer la sphère de silicium mais ne pensez-vous pas que le scientifique qui avait conçu à la base le silicium
comme un élément devrait recevoir du crédit ? Et bien, en 1787, ce ne fut personne d'autre
qu'Antoine Lavoisier. Il a ainsi était impliqué dans la définition du kilogramme
du début à la fin ou du berceau à la tombe (jeu de mots avec «grave»).