A Marseille, lors d’une conférence internationale, des physiciens viennent de présenter une magnifique boule de silicium, dont ils espèrent qu’elle va détrôner l’antique étalon préservé à Sèvres, près de Paris. Ce bel objet a un concurrent : un dispositif électronique et mécanique, la balance du watt, à l’étude à Saint-Quentin-en-Yvelines.

En 2011, le Bureau international des poids et mesures (BIPM) décidera comment définir le kilogramme, c’est-à-dire l’unité de masse. L’affaire est sérieuse. Chacune de nos unités a besoin d’une référence, la plus précise possible. De toutes, celle de la masse est la moins bien lotie. Le kilogramme reste la seule dont la définition repose sur un étalon physique, en l’occurrence une barre métallique faite d’un alliage de platine et d’iridium, pieusement conservée au pavillon de Breteuil, à Sèvres, dans la proche banlieue parisienne, depuis 1889.

Tous les cinquante ans, cet objet extraordinairement précieux, qui sert de référence principale pour le monde entier, est sorti des trois cloches de verre sous lesquelles il repose. Il est alors pesé et la mesure est comparée à celle de 1889 et à celle des autres étalons existant dans le monde. Deux vérifications ont été réalisées depuis, en 1946 et en 1989. Elles ont montré une variation de poids d’environ 30 microgrammes en un siècle et une dispersion des différentes mesures de quelque 100 microgrammes. L’unité de masse est ainsi la moins précisément définie.

Depuis 2002, une équipe internationale de scientifiques s’est lancée dans le projet Avogadro, consistant à créer une sphère de silicium pur dont le nombre d’atomes serait précisément connu et dont la masse serait d’un kilogramme. L’aventure a commencé en Russie, où des centrifugeuses initialement dédiées à l’extraction d’uranium ont purifié du silicium-28. Le bloc, de forme oblongue, a ensuite pris le chemin de l’Allemagne, où le Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ) en a vérifié la pureté. Deux morceaux de cinq kilogrammes ont alors été taillés et se sont envolés pour l’Australie, où ils ont été remis, à Sydney, au Centre australien d’optique de précision, qui dépend du CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation).

De là est sortie une magnifique sphère de 93,75 millimètres dont les défauts de rugosité sont de l’ordre de 0,3 nanomètre. L’objet s’est trouvé au centre des discussions d’une réunion internationale d’astronomie organisée à Marseille par la SPIE, une organisation scientifique interdisciplinaire. Le thème de cette conférence annuelle (Astronomical Telescopes and Instrumentation conference) était cette année « Les synergies entre le sol et l’espace » (Synergies Between Ground and Space).