Über einhundert Jahre lang war das Ur-Kilogramm aus einer Platin-Iridium-Legierung das Maß aller Gewichtsstücke. Diese herausgehobene Position verlor es erst im Jahr 2019, als sich die metrologische Welt darauf verständigte, alle physikalischen Einheiten auf Naturkonstanten zu beziehen. Als entscheidende Konstante für das Kilogramm wählten die Metrologen nicht etwa eine fundamentale Partikelmasse, sondern die Planckkonstante h und knüpften das Kilogramm damit an die Quantenelektrodynamik. In einem jetzt veröffentlichten Artikel in den Physical Review Letters (PRL) zeigen zwei Forschende von QuantumFrontiers, dass sich mechanische Einheiten wie das Kilogramm alternativ auch über gravitative Effekte realisieren ließen.
In ihrer Arbeit weisen Claus Lämmerzahl von der Universität Bremen und Sebastian Ulbricht von der Physikalisch Technischen Bundesanstalt auf interessante Parallelen zwischen dem Elektromagnetismus auf der einen und der Gravitation auf der anderen Seite hin. Ausgangspunkt ihrer Überlegungen sind gewisse mathematische Ähnlichkeiten zwischen Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie und Maxwells Theorie der Elektrodynamik. „Die so gefundene Analogie könnte genutzt werden, um die universelle Gültigkeit der Quantenmechanik zu überprüfen“, so Sebastian Ulbricht.
Die Zusammenhänge, die sich hier zeigen, könnten darüber hinaus metrologisch interessant sein, um mechanische Einheiten wie das Kilogramm nicht nur quantenelektrisch zu verstehen, sondern auch auf der Grundlage von Gravitations- und Trägheitskräften zu realisieren. „Denn was das elektromagnetische Feld für Ladungen ist, ist das Gravitationsfeld für Massen“, betont Claus Lämmerzahl.
Originalveröffentlichung:
Gravitational Metrological Triangle
Claus Lämmerzahl and Sebastian Ulbricht
Physical Review Letters, 133, 241402 (2024)
