Le Grand K : quand un cylindre de platine-iridié définissait le kilogramme
Un objet de moins de quatre centimètres a longtemps porté le poids du monde. Conservé près de Paris, le Prototype international du kilogramme a défini l’unité de masse de 1889 à 2019. Son alliage de platine et d’iridium illustre à la fois les qualités recherchées dans les métaux précieux et les limites d’une référence matérielle unique.
Un cylindre choisi comme référence mondiale
Le Bureau international des poids et mesures décrit le prototype, surnommé le Grand K, comme un cylindre d’environ 39 millimètres de hauteur et de diamètre. Il est composé de 90 % de platine et de 10 % d’iridium. La première Conférence générale des poids et mesures l’a sanctionné en 1889 : sa masse devenait alors, par définition, un kilogramme.
Le platine offrait une grande résistance à l’oxydation ; l’iridium renforçait l’alliage. Quarante prototypes proches furent fabriqués à la même époque, puis étalonnés par rapport au modèle international. Plusieurs furent attribués aux États membres afin de relier leurs mesures nationales à la même référence.
Sources : 1. Bureau international des poids et mesures · 2. Bureau international des poids et mesures · 3. Bureau international des poids et mesures
La difficulté d’un kilogramme incarné par un objet
Même protégé et rarement manipulé, un artefact n’est pas une constante de la nature. Les vérifications révélèrent que les masses des prototypes nationaux divergeaient peu à peu de celle du Grand K. Pour les exemplaires d’origine, le BIPM indique une différence médiane d’environ 25 microgrammes lors de la vérification menée de 1989 à 1991.
Cette variation est minuscule à l’échelle d’un bijou ou d’un lingot, mais elle posait un problème fondamental : il était impossible de savoir quel cylindre avait changé. Une unité universelle ne devait plus dépendre de la stabilité supposée d’un seul objet enfermé dans un coffre.
Sources : 2. Bureau international des poids et mesures · 6. National Institute of Standards and Technology
Depuis 2019, une constante remplace le cylindre
En 2018, la Conférence générale a adopté une nouvelle définition fondée sur une valeur fixée de la constante de Planck. Elle est entrée en vigueur le 20 mai 2019. Le kilogramme peut désormais être réalisé par des expériences, notamment avec une balance de Kibble, sans comparer chaque chaîne de mesure à un objet unique.
Le Grand K n’a pas été jeté : le BIPM continue de le conserver comme témoin majeur de l’histoire de la métrologie. Il ne définit plus le kilogramme, mais rappelle qu’un alliage précieux a permis, pendant plus d’un siècle, de donner la même signification au mot « kilo » dans le monde entier.
Sources : 4. Bureau international des poids et mesures · 5. Bureau international des poids et mesures