Zwei Interferometer für die Realisierung des neuen Kilogramms: Messungen mit /4000 Genauigkeit

Am Weltmetrologietag im Mai 2019 wurde das internationale Einheitensystem fundamental revidiert – mit deutlichen Auswirkungen auf die Definition der Masse; das Urkilogramm ist abgeschafft. In Zukunft wird ein Kilogramm mit Hilfe der Planck-Konstanten h über das Volumen einer Silicium-Kugel realisiert. Das Volumen mit einer relativen Unsicherheit von 10-8 zu bestimmen heißt den Radius einer 93 mm-Kugel mit einer Messunsicherheit von 0,16 nm zu messen. Hierfür werden sphärische Fizeau-Interferometer eingesetzt. Es sind zwei komplette, jeweils im Vakuum betriebene Kugelinterferometer aufgebaut worden, die sich in den optischen Eigenschaften, wie z.B. den Aperturen der Fizeau-Objektive und der Anzahl der optischen Flächen unterscheiden. Bei Vergleichsmessungen zeigen die beiden Kugelinterferometer für das Volumen der Kugel, ermittelt aus dem Stitching von 30 verschiedenen Orientierungen, gute Übereinstimmung im Bereich einiger 10-9. Inwiefern sich die abweichenden optischen Eigenschaften, insbesondere die Öffnung der Fizeau Objektive, auf Einzelmessungen der Subaperturen auswirken, wird anhand gleicher Messobjekte untersucht.