Voir la source de Kilogramme

{{Redirect|kg|homonymie=KG}}
{{Infobox Unité
 | unité = Kilogramme
 | image = Poids fonte 1 kg 02.jpg
 | légende = Un poids d'un kilogramme de qualité domestique en [[Fonte (métallurgie)#Fonte grise|fonte grise]]. Sa forme suit la recommandation R52 de l'[[Organisation internationale de métrologie légale|OIML]] pour les poids hexagonaux en fonte grise<ref name="oiml" />.
 | système = [[Système international d'unités]]
 | quantité = [[Masse]]
 | symbole = kg
 | unités1 = ≈ {{nb|2.205 [[Livre (unité de masse)|livres]]}}
 | en unités1 = [[Unités de mesure anglo-saxonnes|Unités anglo-saxonnes]]
 | unités2 = ≈ {{nb|4.59 e7 [[Masse de Planck|masses de Planck]]}}
 | en unités2 = [[Système d'unités naturelles|Unités naturelles]]
}}

Le '''kilogramme''', dont le [[symbole]] est kg (en minuscules), est l'[[Unités de base du Système international|unité de base]] de [[masse]] dans le [[Système international d'unités]] (SI)<ref name="bipm_définition" />.

Le kilogramme est la seule unité SI de base possédant un préfixe (« kilo », symbole k utilisé pour désigner le millier d'une unité) dans son nom. Quatre des sept unités de base du Système international sont définies par rapport au kilogramme, donc sa stabilité est importante.

Du temps où il était en vigueur, le prototype international du kilogramme était rarement utilisé ou manipulé. Des copies en étaient conservées par les laboratoires nationaux de [[métrologie]] autour du globe et lui ont été comparées en 1889, 1948 et 1989 pour des besoins de [[traçabilité]]. Le prototype international du kilogramme est commandé par la [[Conférence générale des poids et mesures]] (CGPM) sous l'autorité de la [[Convention du Mètre]] (1875), et est sous la garde du [[Bureau international des poids et mesures]] (BIPM) qui le conserve (au [[pavillon de Breteuil]]) au nom de la CGPM.

Après la constatation que la masse du prototype semble dévier de celles de ses copies au cours du temps, le [[Comité international des poids et mesures]] (CIPM) recommande en 2005 de redéfinir le kilogramme en fonction de constantes fondamentales de la nature. Dans sa session de 2011, la CGPM convient que le kilogramme devrait être redéfini à partir de la [[constante de Planck]], mais constatant que les travaux existant à cette date ne permettent pas de mettre en œuvre le changement<ref>{{Lien web|langue=fr|titre=Résolutions adoptées lors de la {{25e}} réunion de la CGPM (2014)|url=https://www.bipm.org/utils/common/pdf/CGPM-2014/25th-CGPM-Resolutions.pdf|site=bipm.org|date=20 décembre 2014|consulté le=24 novembre 2015}}.</ref>, reporte la décision finale à 2014 puis à la {{26e}} CGPM, qui s'est tenue en 2018 à Paris. Celle-ci permet de figer quatre [[Constante physique|constantes physiques]] et de [[Redéfinition du Système international d'unités de 2018-2019|définir un nouveau système d'unités]], c'est-à-dire de redéfinir effectivement le kilogramme ; ces définitions entrent en vigueur le {{date-|20 mai 2019}}<ref>{{Article|langue=fr|auteur1=|titre=Des constantes désormais constantes|périodique=La Recherche|date=Décembre 2017|lire en ligne=|pages=18}}.</ref>{{,}}<ref>{{Article|périodique=Le Monde|titre=Pourquoi le kilo a changé de masse|url=https://www.lemonde.fr/sciences/video/2018/11/12/pourquoi-le-kilo-va-changer-de-poids_5382615_1650684.html|date=2018/11/12}}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |titre=kilogram - BIPM |url=https://www.bipm.org/fr/history-si/kilogram |site=www.bipm.org |consulté le=2022-02-03}}.</ref>.

Le kilogramme peut désormais être réalisé à partir de la valeur fixée de la [[constante de Planck]] et à l'aide d'une [[balance de Kibble]].

== Étymologie ==
Le mot « kilogramme » est formé du préfixe « kilo », dérivant du [[grec ancien]] {{grec ancien|χίλιοι|chílioi}}, « mille »<ref name="perseus_chilioi" />, et de « gramme », représentant 1/{{24e}} de l'[[Once (unité)|once]], par une fausse étymologie<ref>{{lien web|titre=Gramme |url=https://www.cnrtl.fr/etymologie/gramme |date=2012 |site=[[CNRTL]] |consulté le=20 mai 2023}}.</ref> reliant le mot au grec ancien {{grec ancien|γράμμα|grámma}}<ref name="perseus_gramma" />{{,}}<ref name="cnrtl_kilogramme" />. À l'origine l'unité était le [[gramme]], correspondant à ''la masse d'un centimètre cube d'eau à la température de la glace fondante''. Mais étant instable et peu pratique à manipuler, l'unité retenue fut le kilogramme afin de correspondre à un litre d'eau (à 4°C)<ref>{{Lien web | titre = Le kilogramme | url = https://omnilogie.fr/O/Le_kilogramme | site = Omnilogie | consulté le = 11 juin 2021}}.</ref>. Le mot « kilogramme » est écrit dans la loi française en 1795<ref name="univ-perp" />. L'[[apocope]] « [[kilo]] » est une abréviation courante qui apparaît dès le {{s-|XIX}}<ref name="cnrtl_kilo" />.

Le symbole du kilogramme est kg.

== Définitions ==

Le gramme est originellement défini en 1795 comme la masse d'un centimètre cube ''« d'eau pure »'' à {{tmp|4|°C}}<ref group=alpha>soit près de {{tmp|4|°C}} au-dessus du [[point triple]] de l'eau.</ref>, faisant du kilogramme l'égal de la masse d'un [[litre]] d'eau pure. Le prototype du kilogramme, fabriqué en 1799 et sur lequel s'appuie le kilogramme jusqu'en {{date-|mai 2019}}, possède une masse égale à celle de {{nb|1.000025 L}} d'eau pure.

De 1879 jusqu'au {{date|19 mai 2019}}, il était défini comme étant égal à la masse du prototype international du kilogramme déposé au BIPM au [[Pavillon de Breteuil#Le Bureau international des poids et mesures|pavillon de Breteuil]] près de Paris<ref name="bipm_prototype" />.

Depuis le {{date|20 mai 2019}}, il est défini en fixant la valeur numérique de {{Citation|la [[constante de Planck]], ''h'', égale à {{nb|6.62607015 e-34 J s}}, unité égale à {{nb|kg m2 s-1}}}}, le [[mètre]] et la [[Seconde (temps)|seconde]] ayant déjà été définis auparavant en fixant {{Citation|la fréquence de la transition hyperfine de l’état fondamental de l’atome de [[césium]] 133 non perturbé, ∆''ν''{{ind|Cs}}, comme égale à {{nb|9192631770|Hz}}}} pour déterminer la seconde de façon aisément reproductible et précisément mesurable, et en fixant {{Citation|la vitesse de la lumière dans le vide, ''c'', comme égale à {{nb|299792458|m/s}}}} pour déterminer également le mètre en fonction de la seconde de façon aisément reproductible et précisément mesurable<ref>[https://www.bipm.org/utils/fr/pdf/CGPM/Convocation-2018.pdf#page=8 Projet de résolution A], pages 7 à 10, {{26e}} [[conférence générale des poids et mesures]] (13-16 novembre 2018).</ref>. Cette nouvelle définition a été officiellement approuvée par le [[Bureau international des poids et mesures|BIPM]] le {{date-|16 novembre 2018}}, lors de la {{26e}} [[conférence générale des poids et mesures]]<ref>{{Article|langue=en|auteur1=Emily Conover|titre=It’s official: We’re redefining the kilogram|périodique=ScienceNews|date=16/11/2018|lire en ligne=https://www.sciencenews.org/article/official-redefining-kilogram-units-measurement|consulté le=2018-11-16|pages=}}.</ref>.

== Portée ==
=== Masse ===
[[Fichier:Little girl on swing.jpg|vignette|Les chaînes de la balançoire soutiennent le [[poids]] de cette enfant. En revanche, si une personne, se tenant derrière, tentait de la stopper, elle agirait contre son [[inertie]], qui est liée à sa masse et non à son poids.]]

Le kilogramme est une [[Unité de mesure|unité]] de [[masse]]. Du point de vue physique, la masse est une propriété [[inertie]]lle, décrivant la tendance d'un objet à conserver la même vitesse en l'absence d'une [[force (physique)|force]] extérieure. Selon les [[lois du mouvement de Newton]], un objet de masse {{nb|1 kg}} [[Accélération|accélère]] d'{{nb|1 [[Mètre par seconde carrée|m/s{{2}}]]}} quand on lui applique une force d'{{nb|1 [[Newton (unité)|newton]]}}.

Si le [[poids]] d'un système dépend de la force locale de la gravité, sa masse est invariante (tant qu'il ne se déplace pas à des vitesses relativistes<ref group=alpha name="relativité">Selon la théorie de la [[relativité restreinte]] d'[[Albert Einstein]], la masse apparente <math>m</math> pour un observateur d'un objet de masse au repos <math>m_0</math> s'accroit avec sa vitesse comme <math>m=\gamma\,m_0</math> (où <math>\gamma</math> est le [[facteur de Lorentz]]). Cet effet est ridiculement faible aux vitesses usuelles, qui sont de plusieurs [[ordre de grandeur|ordres de grandeur]] moindre que [[Vitesse de la lumière|celle de la lumière]]. En pratique, du point de vue du kilogramme, les effets de la relativité sur la constance de la masse n'ont aucun effet sur sa définition et ses réalisations.</ref>). En conséquence, pour un [[astronaute]] en [[micropesanteur]], aucun effort n'est nécessaire pour maintenir un objet au-dessus du plancher : il est sans poids. Toutefois, comme les objets en micropesanteur conservent leur masse et donc leur inertie, un astronaute doit exercer une force dix fois plus importante pour donner la même accélération à un objet de {{nb|10 kg}} qu'à un objet d'{{nb|1 kg}}.

Comme sur Terre, le poids d'un objet est proportionnel à sa masse, sa masse en kilogramme est généralement mesurée en comparant son poids à celui d'un objet standard dont la masse est connue en kilogramme, à l'aide d'une [[balance (instrument)|balance]]. Le rapport de la force de gravitation exercée sur les deux objets est égal au rapport de leur masse.

=== Relations entre unités ===
[[File:Unit relations in the old SI.svg|vignette|La magnitude de plusieurs unités formant le système SI, dont la plupart de celles mesurant l'électricité et la lumière, dépendaient fortement de la stabilité d'un cylindre de métal plus que centenaire stocké dans un coffre en France.]]

Le kilogramme sous-tend une grande partie du [[Système international d'unités]] (SI) tel qu'il est actuellement défini et structuré. Par exemple :
* le [[Newton (unité)|newton]], l'unité SI de [[force (physique)|force]], est défini comme la force qui confère une [[accélération]] d'un [[mètre par seconde carrée]] à un objet d'un kilogramme ;
* le [[Pascal (unité)|pascal]], l'unité SI de [[pression]], est défini comme égal à un newton par [[mètre carré]].

Cette chaîne de dépendance se succède sur plusieurs unités SI. Par exemple :
* le [[joule]], l'unité SI d'[[énergie (physique)|énergie]], est défini comme le [[travail d'une force]] d'un newton quand elle agit sur un [[mètre]] ;
* le [[watt]], l'unité SI de [[Puissance (physique)|puissance]], est défini comme égal à un joule par [[seconde (temps)|seconde]] ;
* l'[[ampère]] est défini relativement au newton, et donc au kilogramme.

La valeur des principales unités d'électricité ([[coulomb]], [[volt]], [[Tesla (unité)|tesla]] et [[Weber (unité)|weber]]) dépend ainsi du kilogramme, tout comme celle des unités de lumière, la [[candela]] étant définie grâce au watt et définissant à son tour le [[Lumen (unité)|lumen]] et le [[lux (unité)|lux]]. Si la masse du prototype international du kilogramme venait à changer, toutes ces unités varieraient en conséquence.

Comme la magnitude de nombreuses unités SI est définie par la masse d'un objet de métal de la taille d'une balle de golf et vieux de plus de {{nb|130 ans}}, la qualité du prototype international est protégée avec application afin de préserver l'intégrité du système. Cependant, en dépit de la meilleure intendance, la masse moyenne de l'ensemble des prototypes et du prototype international a vraisemblablement divergé de plus de {{nb|5 µg}} depuis la troisième vérification périodique en 1989. De plus, les laboratoires de métrologie nationaux doivent attendre la quatrième vérification périodique pour confirmer cette tendance historique.

La définition des unités SI est toutefois différente de leur réalisation pratique. Par exemple, le [[mètre]] est défini comme la distance parcourue par la lumière pendant un {{formatnum:299792458}}{{e}} de seconde. Sa réalisation pratique prend typiquement la forme d'un laser hélium-néon et la longueur du mètre est [[:wikt:délinéer|délinéée]] comme {{nb|1579800.298728 longueurs}} d'onde de la lumière de ce laser. Si, par hasard, on réalisait que la mesure officielle de la seconde avait dérivé de quelques [[Partie par million|parties par million]] (elle est en réalité extrêmement stable, avec une reproductibilité de quelques parties pour {{nb|e15}}<ref name="bipm_time" />), cela n'aurait aucun effet automatique sur le mètre car la seconde — et donc la longueur du mètre — est absorbée par le laser qui en assume la réalisation pratique. Les scientifiques calibrant les appareils continueraient à mesurer le même nombre de longueurs d'onde du laser jusqu'à ce qu'un accord soit conclu pour procéder différemment. Dans le cas de la dépendance du monde extérieur à la valeur du kilogramme, si on déterminait que la masse du prototype international avait changé, cela n'aurait aucun effet automatique sur les autres unités de mesure, leur réalisation pratique fournissant un niveau d'abstraction les isolant. Si la variation de masse était définitivement prouvée, une solution consisterait à redéfinir le kilogramme comme égal à la masse du prototype plus une valeur de compensation.

À long terme, la solution consiste à libérer le système SI du prototype international en développant une réalisation pratique du kilogramme qui puisse être reproduite dans différents laboratoires en suivant une spécification définie. Les unités de mesure dans ces réalisations pratiques possèdent leur magnitude précisément définie et exprimée en fonction de constantes physiques fondamentales. Le kilogramme serait ainsi basé sur une constante universelle invariante. {{quand|Actuellement}}, aucune alternative n'a encore atteint l'incertitude de {{nb|20 parties}} par milliard (environ {{nb|20 µg}}) requise pour faire mieux que le prototype. Toutefois, la [[balance du watt]] du ''[[National Institute of Standards and Technology]]'' approche de ce but, avec une incertitude démontrée de {{nb|36 µg}}<ref name="steiner" />.
{{Clr}}

== Historique ==
[[Fichier:Standard kilogram, 2.jpg|vignette|K4, l'un des deux prototypes nationaux des États-Unis, photographié en 1915 protégé par deux cloches. Ce prototype est fabriqué en un alliage de [[platine]] et d'[[iridium]] et mesure {{Nb|39.17 mm}} en diamètre et en hauteur. Comme les autres prototypes, ses côtés possèdent un quadruple [[chanfrein]] pour minimiser l'usure. Par comparaison, une [[balle de golf]] mesure {{nb|42.67 mm}} de diamètre pour une masse de {{nb|49.3 g}}<ref name="golf" />.]]

Le [[système métrique]] est créé en [[France]] à l'initiative de [[Charles-Maurice de Talleyrand-Périgord]]. Le {{Date|30|mars|1791}}, le gouvernement français ordonne à l'[[Académie des sciences (France)|Académie des sciences]] de déterminer précisément la magnitude des unités de base du nouveau système. L'Académie partage la tâche en cinq commissions ; celle chargée de la détermination de la masse comprend initialement [[Antoine Lavoisier]] et [[René Just Haüy]] ; Lavoisier est guillotiné le {{Date|8|mai|1794}} et Haüy est temporairement emprisonné, ils sont remplacés à la commission par [[Louis Lefèvre-Gineau]] et [[Giovanni Fabbroni]].

Le concept d'utiliser une unité de volume d'eau pour définir une unité de masse est proposée par le philosophe anglais [[John Wilkins]] en 1668, afin de lier la masse et la longueur<ref name="wilkins" />. Le système métrique ayant par ailleurs défini le [[mètre]], « qui a été adopté pour l'unité fondamentale de tout le système des mesures »<ref name=P&M>[http://smdsi.quartier-rural.org/histoire/18germ_3.htm Décret relatif aux poids et aux mesures], du 18 germinal an 3 (7 avril 1795).</ref>, l'unité de poids qui en découle pouvait alors être le mètre cube d'eau d'une [[tonne]] (dont l'ordre de grandeur est celui des déplacements des navires), le décimètre cube d'un kilogramme (du même ordre de grandeur que la [[livre (unité de masse)|livre]], d'usage courant sur les marchés pour peser les marchandises), le centimètre cube d'un gramme (du même ordre que le [[Denier (unité de masse)|denier]] dans le système des [[poids de marc]], poids des pièces monétaires courantes), ou le millimètre cube d'un milligramme (de l'ordre de la [[prime (unité)|prime]], utilisée pour les mesures de précision).

Le [[gramme]] est introduit par la [[loi du 18 germinal an III]] ({{date|7|avril|1795}}) ; il est défini comme « le poids absolu d'un volume d'eau pure égal au cube de la centième partie du mètre, et à la température de la glace fondante »<ref name="decret" />. Le choix de l'unité de base se porte donc sur le centimètre cube d'eau, le même décret prévoyant également dans ce système métrique universel une unité mesure monétaire, « l’unité des monnaies prendra le nom de [[Franc (unité monétaire)|franc]], pour remplacer celui de [[Livre (monnaie)|livre]] usité jusqu'aujourd'hui »<ref name=P&M/> : le choix du [[gramme]] comme unité de poids préparant la voie à un [[Franc (unité monétaire)|franc]] métrique universel<ref group=alpha>La livre correspondait à l'époque à ~{{nb|25 g d'argent}}, soit la valeur d'un poids d'or de l'ordre du gramme. En pratique, cependant, la mise en place du [[franc germinal]] en 1803 se fait avec une dévaluation supplémentaire : {{nobr|{{nb|1 franc}} {{=}} {{nb|0.3225 g}} d'or}} à {{frac|900|1000}}{{e}} (soit {{nb|0.29025 g d'or fin}}) ou {{nb|5 g d'argent}}.</ref>.

Comme le commerce met en jeu des objets nettement plus massifs qu'un gramme, et comme un standard de masse constitué d'eau serait instable, un étalon provisoire est réalisé en métal, d'une masse {{nb|1000 fois plus grande}} que le gramme : le kilogramme. Cet étalon provisoire est fabriqué en accord avec une mesure imprécise de la densité de l'eau réalisée auparavant par Lavoisier et Haüy, qui estiment que l'[[eau distillée]] à {{tmp|0|°C}} a une masse de {{nb|18841 grains}} dans l'ancien système des [[poids de marc]]<ref name="zupko" />.

Dans le même temps, une commission est nommée pour déterminer précisément la masse d'un [[litre]] d'eau<ref name="decret" />. Bien que le décret mentionne spécifiquement de l'eau à {{tmp|0|°C}}, les études de Lefèvre-Gineau et Fabbroni montrent que l'eau est au plus dense à {{tmp|4|°C}} et qu'un litre pèse à cette température {{nb|18827.15 grains}}, 99,9265 % de la valeur imprécise mesurée précédemment par Lavoisier et Haüy<ref group=alpha>. Les mesures modernes montrent que l'eau atteint sa densité maximale à {{tmp|3.984|°C}}.</ref>{{,}}<ref name="histoire_metre" />.

Le {{date|22|juin|1799}}, un étalon en [[platine]] d'un kilogramme (nom originel, le [[grave (unité)|grave]]), soit la masse d'un litre d'eau, est déposé (ainsi qu'un étalon du mètre) aux Archives de France. Le {{Date|10|décembre|1799}}, l'étalon est ratifié officiellement comme « kilogramme des Archives » et le kilogramme est défini comme égal à sa masse.

Le {{Date|20|mai|1875}}, la [[Convention du Mètre]] formalise un peu plus le [[système métrique]]. L'unité de masse est redéfinie comme « kilogramme » (et non « gramme »), qui devient ainsi la seule unité de base incluant un préfixe multiplicateur<ref name="bipm_3" />. Un nouvel étalon en [[platine iridié]] de masse pratiquement identique au kilogramme des Archives doit être réalisé dès cette même année, mais la coulée est rejetée car la proportion d'[[iridium]], 11,1 %, se situe en dehors des 9 - 11 % spécifiés. Le prototype international du kilogramme est l'un des trois cylindres réalisés en 1879. En 1883, sa masse est mesurée comme indifférenciable de celle du kilogramme des archives. Ce n'est qu'en [[1889]], lors de la première [[Conférence générale des poids et mesures|CGPM]], que le prototype international du kilogramme définit la magnitude du kilogramme ; il est conservé depuis au [[pavillon de Breteuil]] en [[France]]<ref name="artemis" />{{,}}<ref name="first_cgpm" />.

Les mesures modernes de la ''[[Vienna Standard Mean Ocean Water]]'', une eau distillée pure avec une composition [[Isotope|isotopique]] représentative de la moyenne des océans, montre qu'elle possède une masse volumique de {{nb|0.999975 ± 0.000001 kg/L}} à sa densité maximale ({{tmp|3.984|°C}}) sous une atmosphère standard ({{nb|760 [[torr]]}})<ref name="lsbu" />{{,}}<ref name="webbook" />. Ainsi, un décimètre-cube d'eau dans ces conditions n'est que {{nb|25 [[Partie par million|ppm]]}} moins massif que le prototype international du kilogramme ({{nb|25 mg}}). La masse du kilogramme des Archives, réalisé il y a plus de deux siècles, est donc égale à celle d'un décimètre-cube d'eau à {{tmp|4|°C}} à un grain de riz près.
{{Clr}}

== Prototype international du kilogramme ==
=== Caractéristiques ===
{{Voir homonymes|PIK|IPK}}
[[Fichier:CGKilogram.jpg|vignette|Vue d'artiste en [[Infographie|image de synthèse]] de l'étalon kilogramme en platine iridié (la règle donne l'échelle).]]

La [[Convention du Mètre]], signée le {{Date|20|mai|1875}}, formalise le [[système métrique]] (prédécesseur du [[Système international d'unités]] actuel) ; depuis 1889, il définit la magnitude du kilogramme comme égale à la masse du prototype international du kilogramme (PIK en abrégé, ou IPK pour l'[[anglais]] ''{{langue|en|International Prototype of the Kilogram}}'')<ref name="first_cgpm" />{{,}}<ref name="bipm_définition" />, surnommé le « grand K ».

Le PIK est constitué d'un [[alliage]] de 90 % de [[platine]] et 10 % d'[[iridium]] (proportions massiques), nommé « Pt-10Ir ». Il prend la forme d'un [[cylindre]] de {{nb|39.17|[[Millimètre|mm]]}} de hauteur et de diamètre afin de minimiser sa surface totale<ref name="quinn" />. L'ajout d'iridium augmente fortement la [[dureté (matériau)|dureté]] du platine tout en conservant certaines de ses propriétés : forte résistance à l'[[Réaction d'oxydoréduction|oxydation]], très haute [[masse volumique]] (presque deux fois plus dense que le [[plomb]] et {{nb|21 fois}} plus que l'[[Molécule d'eau|eau]]), conductivités [[Résistivité|électrique]] et [[Conductivité thermique|thermique]] satisfaisantes, et faible [[susceptibilité magnétique]]. Le ''PIK'' et ses six copies sont stockés au [[Bureau international des poids et mesures]], protégés chacun par trois cloches de verre scellées dans un coffre-fort spécial à « l'environnement contrôlé » dans la cave la plus basse du [[pavillon de Breteuil]] à [[Sèvres]], dans la banlieue de [[Paris]]. Trois clés indépendantes sont nécessaires pour ouvrir ce coffre. Des copies officielles du PIK sont réalisées pour les États afin de servir de standards nationaux. Le PIK n'est extrait de son coffre que pour en réaliser des étalonnages tous les {{nb|50 ans}} environ (cette opération n'a eu lieu que trois fois depuis sa création), afin de fournir une [[traçabilité]] des mesures locales.

=== Copies ===
Le [[Bureau international des poids et mesures]] fournit à ses États membres des copies du PIK de forme et composition quasi identiques, destinées à servir de standards de masse nationaux. Par exemple, les États-Unis possèdent quatre prototypes nationaux :
* deux d'entre eux, K4 et K20, proviennent des {{nb|40 répliques}} originelles délivrées en 1884 ;
* K79 provient d'une série de prototypes (K64 à K80) directement usinés au diamant ;
* K85 est utilisé pour les expériences de la [[balance du watt]] ;
* K20 est désigné comme le standard de masse principal des États-Unis, K4 comme le standard de vérification.

Aucune des copies ne possède une masse exactement égale à celle du PIK : leur masse est calibrée et documentée avec des valeurs de décalage. Par exemple, en 1889, la masse du prototype américain K20 est déterminée comme égale à {{nb|39 µg}} de moins que le PIK ({{nobr|1={{nb|1 kg}} − {{nb|39 µg}}}} donc = {{nb|0.999999961 kg}}). Lors d'une vérification en 1948, sa masse est mesurée égale à {{nobr|{{nb|1 kg}} − {{nb|19 μg}}}}. La dernière vérification en 1999 lui détermine une masse identique à sa valeur initiale de 1889.

La masse de K4 a constamment décliné par rapport à celle du PIK, car les standards de vérification étant plus souvent manipulés, ils sont plus sujets aux éraflures et autres usures. En 1889, K4 est délivré avec une masse officielle de {{nobr|{{nb|1 kg}} − {{nb|75 μg}}}}. En 1989, il est calibré à {{nobr|{{nb|1 kg}} − {{nb|106 μg}}}} et en 1999, à {{nobr|{{nb|1 kg}} − {{nb|116 μg}}}} ; c'est-à-dire qu'en {{nb|110 ans}}, K4 a perdu {{nb|41 µg}} par rapport au PIK<ref name="recalibration" />.

En Allemagne, il y a aussi quatre prototypes nationaux :
* K22, le prototype national allemand d'origine endommagé pendant la [[Seconde Guerre mondiale]] en 1944 ;
* K52, des années 1950 ;
* K55, l'ancien prototype national de la RDA ;
* K70, de 1987.

=== Stabilité ===
[[Fichier:DeviationsFromIPK.svg|vignette|redresse=1.5|Dérive au cours du temps de la masse des prototypes nationaux (K21 à K40) et deux des copies du prototype international (K32 et K8(41)<ref group=alpha>Le prototype {{n°}}8(41) a été accidentellement tamponné avec le numéro 41, mais ses accessoires portent le numéro 8. Comme il n'existe aucun prototype marqué 8, celui-ci est mentionné comme 8(41).</ref>). Toutes les variations de masse sont relatives au prototype international (IPK). Les écarts initiaux de 1889 ont été compensés<ref name="girard" />. Toutes ces mesures sont relatives : aucune donnée ne permet de déterminer si l'un des prototypes est plus stable par rapport à un invariant de la nature. Il est possible que tous les prototypes aient gagné de la masse au cours du siècle écoulé, mais que K21, K35, K40 et l'IPK en aient simplement gagné moins.]]

Le kilogramme a été la dernière unité de base du [[Système international d'unités]] à être définie au moyen d'un étalon matériel fabriqué par l'homme. Par définition, l'erreur dans la valeur mesurée de la masse du « PIK » était, jusqu'en 2018, exactement zéro. Toutefois, tout changement dans sa masse pouvait être déduit en la comparant avec ses copies officielles stockées autour du monde, périodiquement retournées au [[Bureau international des poids et mesures]] pour vérification.

{{pas clair|Malgré les précautions d'utilisation et de conservation, la masse ''théorique'' (entendu dans ce sens, la masse qu'il a {{laquelle|avec une autre définition du kilogramme|Y a-t-il plusieurs théories?}}) du prototype a déjà varié de quelques microgrammes par rapport aux masses de copies|Comment une masse théorique pourrait-elle varier ave le temps?}}. Il est souvent incorrectement dit que la masse ''théorique'' du prototype aurait diminué de l'équivalent d'un grain de sable de {{nb|0.4 mm}} de diamètre<ref name="maxisciences" />{{,}}<ref name="nouvelobs" />{{,}}<ref name="lefigaro" />. En fait, lorsqu'on mesure les copies par rapport à l'étalon on note que les masses des copies ont augmenté relativement au prototype (ce qui peut laisser croire que la masse du prototype a diminué par sa manipulation (éraflure microscopique par exemple). En plus, il est probable que la masse ''théorique'' du prototype a aussi augmenté (par ajout de poussière, de traces de doigts, de caoutchouc par exemple), mais moins que celles des copies. Il est aussi possible que les masses des copies et la masse ''théorique'' du prototype aient diminué mais que la masse ''théorique'' du prototype ait diminué plus rapidement que les masses des copies<ref name="bipm_faqs2" />{{,}}<ref name="bbc" />. En tout état de cause, par définition, la masse réelle du prototype était, elle, toujours restée immuable à {{nb|1 kg}}.

Selon [[James Clerk Maxwell]] (1831 - 1879) :

{{citation bloc|Même si le repère cylindrique du kilogramme est abrité dans un coffre spécial, dans des conditions contrôlées au BIPM, sa masse (''théorique'') peut dériver légèrement au fil des ans et il est sujet à des modifications de masse (''théorique'') en raison de la contamination, la perte de matériau de surface par nettoyage, ou d'autres effets. Une propriété de la nature est, par définition, toujours la même et peut en théorie être mesurée n'importe où, alors que le kilogramme est accessible uniquement au BIPM et pourrait être endommagé ou détruit.}}

Au-delà de la simple usure qu'un prototype peut rencontrer, sa masse peut varier pour un certain nombre de raisons, certaines connues et d'autres inconnues. Comme le PIK et ses répliques sont stockés à l'air libre (bien que sous deux cloches ou plus), ils gagnent de la masse par [[adsorption]] et contamination atmosphérique à leur surface. Par conséquent, ils sont nettoyés selon un procédé mis au point par le BIPM entre 1939 et 1946, qui consiste à les frotter légèrement avec une peau de chamois imbibée à parts égales d'[[éther-oxyde]] et d'[[éthanol]], suivi d'un nettoyage à la [[vapeur d'eau]] deux fois distillée, avant de laisser les prototypes reposer 7 à {{nb|10 jours}}<ref group=alpha>Avant le rapport du BIPM publié en 1994 et détaillant le changement de masse relatif des prototypes, les différents organismes utilisaient leurs propres techniques pour le nettoyer. Le NIST, par exemple, trempait et rinçait les siens tout d'abord dans du [[benzène]], puis dans de l'éthanol, avant de les nettoyer avec un jet de vapeur d'eau bi-distillée.</ref>. Ce nettoyage retire de {{nb|5 à 60 µg}} de contaminants, selon la date du nettoyage précédent. Un deuxième nettoyage peut retirer jusqu'à {{nb|10 µg}} de plus. Après le nettoyage, et même s'ils sont stockés sous leurs cloches, le PIK et ses copies commencent immédiatement à gagner de la masse à nouveau pour les mêmes raisons. {{refnec|Le BIPM a développé un modèle de ce gain et a conclu qu'il s'élevait en moyenne à {{nb|1.11 µg}} par mois les trois premiers mois, puis {{nb|1 µg}} par an après}}. Comme les standards de vérification comme K4 ne sont pas nettoyés pour les calibrations de routine d'autres standards — une précaution minimisant leur usure potentielle — ce modèle est utilisé comme facteur correctif.

Comme les {{nb|40 premières}} copies sont réalisées dans le même alliage que le PIK et stockées dans des conditions similaires, des vérifications périodiques permettent de contrôler sa stabilité. Il est devenu clair après la {{3e|vérification}} périodique réalisée entre 1988 et 1992 que les masses de tous les prototypes divergent lentement mais inexorablement les unes des autres. Il est également clair que la masse du PIK a perdu environ {{nb|50 µg}} en un siècle, et peut-être plus, en comparaison de ses copies officielles<ref name="girard" />{{,}}<ref name="redef" />. La raison de cette divergence n'est pas connue. Aucun mécanisme plausible n'a été proposé pour l'expliquer<ref name="davis03" />{{,}}<ref name="davis85" />{{,}}<ref name="conjecture" />.

De plus, aucun moyen technique ne permet de déterminer si l'ensemble des prototypes souffre d'une tendance à plus long terme ou non, car leur masse « relative à un invariant de la nature est inconnue en dessous de {{nb|1000 µg}} ou sur une période de 100 ou même {{nb|50 ans}} »<ref name="redef" />. Comme on ne sait pas quel prototype a été le plus stable dans l'absolu, il est tout aussi valable de dire que l'ensemble du premier lot de copies, en tant que groupe, a gagné en moyenne environ {{nb|25 µg}} en {{nb|100 ans}} sur le PIK<ref group=alpha>La variation moyenne de masse du premier lot de copies, par rapport au PIK, sur {{nb|100 ans}} est +{{Nb|23.5 µg}} avec une déviation standard de {{Nb|30 µg}}.</ref>.

On sait par ailleurs que le PIK présente une instabilité à court terme d'environ {{nb|30 µg}} sur une période d'un mois après nettoyage<ref name="bipm_cgpm22" />. La raison précise de cette instabilité n'est pas connue, mais on suppose qu'elle est liée à des effets de surface : des différences microscopiques entre les surfaces polies des prototypes, peut-être aggravées par l'absorption d'[[hydrogène]] par [[catalyse]] des [[Composé organique volatil|composés organiques volatils]] qui se déposent lentement sur les prototypes et des solvants à base d'[[hydrocarbure]]s utilisés pour les nettoyer<ref name="conjecture" />{{,}}<ref name="bbc" />.

Il est possible d'exclure certaines explications sur les divergences observées. Le BIPM explique, par exemple, que la divergence dépend plus du temps écoulé entre les mesures que du nombre de fois où les prototypes ont été nettoyés ou d'un changement possible dans la gravité locale ni de l'environnement<ref name="bipm_faqs2" />. Un rapport publié en 2013 par Cumpson de l'[[université de Newcastle upon Tyne]], basé sur la [[spectrométrie photoélectronique X]] d'échantillons stockés à côté de plusieurs prototypes, suggère qu'une source de divergence pourrait remonter à du [[Mercure (chimie)|mercure]] absorbé par les prototypes situés à proximité d'instruments utilisant ce métal. Une autre source provient d'une contamination [[carbonacé]]e. Les auteurs de ce rapport suggèrent que ces contaminants pourraient être enlevés en utilisant une lumière [[ultraviolet]]te et un lavage à l'[[ozone]]<ref name="times" />.

Les scientifiques constatent une plus grande variabilité des prototypes que ce qui était estimé à la base. La divergence croissante des masses des prototypes et l'instabilité à court terme du PIK ont initié des recherches pour améliorer les méthodes d'obtention d'une surface lisse à l'aide d'usinage au diamant sur les nouvelles répliques, et ont intensifié les recherches d'une nouvelle définition du kilogramme<ref name="davis85" />.

== Histoire des définitions alternatives du kilogramme avant 2018 ==
{{section à recycler|date=14/03/2019}}
=== Pertinence ===
En [[2011]], le kilogramme était la ''dernière unité [[Système international d'unités|SI]] toujours définie par un [[artéfact]]''<ref>[https://www.bipm.org/utils/common/pdf/24_CGPM_Resolutions.pdf#page=5 Résolution 1 de la {{24e}} CGPM (2011)], BIPM.</ref>.

En 1960, le [[mètre]], précédemment défini par une simple barre de platine iridié avec deux marques gravées, est redéfini en termes de constantes physiques fondamentales et invariantes (la [[longueur d'onde]] de la lumière émise par une transition des atomes de [[Isotopes du krypton#Krypton 86|krypton 86]]<ref name="Brochure_SI" />, puis plus tard la [[vitesse de la lumière]]) afin que le standard puisse être reproduit dans différents laboratoires en suivant des spécifications précises. Afin d'assurer la stabilité à long terme du Système international d'unités, la {{21e}} Conférence générale des poids et mesures, en 2000<ref name="Brochure_SI" />, a recommandé que {{citation|les laboratoires nationaux poursuivent leurs efforts pour affiner les expériences qui relient l'unité de masse à des constantes fondamentales ou atomiques et qui pourraient, dans l'avenir, servir de base à une nouvelle définition du kilogramme.}} En 2005, lors de la {{24e|réunion}} du [[Comité international des poids et mesures]] (CIPM), une recommandation similaire est émise pour le kilogramme<ref name="bipm_cipm2005" />.

En {{date-|octobre 2010}}, le CIPM vote pour soumettre une résolution à la [[Conférence générale des poids et mesures]] (CGPM), afin de les notifier de l'intention de définir le kilogramme à l'aide de la [[constante de Planck]], ''h''<ref name="nist_20010" />{{,}}<ref name="draft" />. Cette résolution est acceptée par la {{24e|conférence}} du CGPM<ref name="bipm_cgpm24" /> en {{date-|octobre 2011}} ; en outre, la date de la {{25e|conférence}} est avancée de 2015 à 2014<ref name="bipm_cgpm_2011" />. Cette définition permet théoriquement à n'importe quel appareil de {{quoi|délinéer le kilogramme en termes de constantes de Planck}}, dès qu'il possède une précision et une stabilité suffisantes. La [[balance du watt]] pourrait être capable de répondre à cette demande. Si la CGPM adopte cette nouvelle proposition, et si la nouvelle définition du kilogramme est retenue dans le SI, la constante de Planck, qui lie l'énergie des [[photon]]s à leur fréquence, aurait une valeur fixe déterminée. Après accord international, le kilogramme ne serait plus défini par la masse du PIK. Toutes les unités SI dépendant du kilogramme et du joule auraient également leur magnitude définie au bout du compte, en fonction d'oscillations de photons. En fixant la constante de Planck, la définition du kilogramme ne dépendrait que de celle de la seconde et du mètre. La définition de la seconde ne dépend que d'une seule constante physique : « la seconde est la durée de {{nb|9192631770 périodes}} de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l’état fondamental de l’atome de césium 133<ref>[https://www.bipm.org/utils/common/pdf/si-brochure/SI-Brochure-9-App4-FR.pdf#page=5 Unité de temps, la seconde] sur le site du BIPM.</ref> ». Le mètre dépend de la seconde et de la [[vitesse de la lumière]] ''c''.

Afin de remplacer le dernier artéfact en usage, une variété de techniques et d'approches très diverses ont été considérées et explorées. Certaines sont fondées sur des équipements et procédures permettant la production à la demande de nouveaux prototypes (moyennant toutefois un effort considérable), à l'aide de techniques de mesure et de propriétés de matériaux basées au bout du compte sur des constantes fondamentales. D'autres font usage d'appareils mesurant l'accélération ou le poids de masses test, exprimant leur magnitude en termes électriques permettant là encore de remonter à des constantes fondamentales. Toutes les approches dépendent de la conversion d'une mesure de poids en une masse et nécessitent donc une mesure précise de la force de la gravitation dans les laboratoires. Toutes fixent également une ou plusieurs constantes physiques à une valeur déterminée. À ce titre le Canada semble avoir pris une longueur d'avance avec son projet de définition du kilogramme<ref>{{Lien web|url=http://ici.radio-canada.ca/nouvelle/1074915/recherche-canada-poids-systeme-metrique-monde-calcul|titre=Des canadiens en voie de révolutionner le kilogramme|site=ici.radio-canada.ca|auteur=Daniel Thibeault|éditeur=[[Société Radio-Canada|SRC]]|jour=24|mois=décembre|année=2017|consulté le=24 décembre 2017}}.</ref>.

=== Balance de Kibble ===
{{Article détaillé|Balance de Kibble}}
[[Fichier:Watt balance, large view.jpg|vignette|La balance du watt du [[National Institute of Standards and Technology|NIST]], projet gouvernemental américain pour définir un « kilogramme électrique ». Le dôme de la chambre à vide, qui s'abaisse sur l'ensemble de l'appareil, est visible dans le haut de la photographie.]]

La [[balance de Kibble]] (ou balance du watt) est une [[balance (instrument)|balance]] à plateau simple qui mesure la puissance électrique nécessaire pour s'opposer au poids d'une masse test d'un kilogramme dans le champ de gravitation terrestre. Il s'agit d'une variante de la {{lien|fr=balance de l'ampère|lang=en|trad=ampere balance}} qui emploie une étape de calibration supplémentaire annulant l'effet de la géométrie. Le [[potentiel électrique]] de la balance de Kibble est mesuré par [[Effet Josephson|tension Josephson standard]], qui permet à la tension électrique d'être liée à une constante physique avec une grande précision et une haute stabilité. La partie [[Résistance (électricité)|résistive]] du circuit est calibrée par rapport à une [[Effet Hall quantique entier|résistance standard Hall quantique]]. La balance de Kibble nécessite une mesure précise de l'accélération locale de la gravitation, ''g'', à l'aide d'un [[gravimètre]].

En {{date-|avril 2007}}, l'installation de la balance de Kibble par le ''[[National Institute of Standards and Technology]]'' (NIST) démontre une incertitude standard relative combinée de {{nb|36 µg}} et une résolution à court terme de 10 à {{nb|15 µg}} <ref name="steiner" />. La balance de Kibble du ''[[National Physical Laboratory]]'' possède une incertitude de {{nb|70.3 µg}} en 2007<ref name="robinson_2007" />. En 2009, Cette balance est désassemblée et transférée à l'institut canadien pour les standards de mesure nationaux (membre du [[Conseil national de recherches Canada]]), où la recherche et le développement de l'appareil se poursuit.

Dans la balance de Kibble, qui fait osciller une masse de test de haut en bas contre l'[[Pesanteur|accélération gravitationnelle locale]] ''g'', la puissance mécanique requise est comparée à la puissance électrique, qui correspond au carré de la tension divisé par la résistance électrique. Cependant, ''g'' varie de façon significative — près de 1 % — suivant l'endroit de la Terre où est effectuée la mesure. Il existe également des variations saisonnières subtiles de ''g'' à cause du changement des nappes d'eau souterraines, et des variations bimensuelles et journalières due aux forces de marée de la Lune. Bien que ''g'' n'intervienne pas dans la nouvelle définition du kilogramme, elle intervient dans sa délinéation. ''g'' doit donc être mesurée avec autant de précision que les autres termes et doit donc être identifiable à des constantes physiques. Pour les mesures les plus précises, ''g'' est mesurée à l'aide de [[gravimètre]]s absolus à chute de masse contenant un [[Interférométrie|interféromètre]] à [[laser hélium-néon]] stabilisé par iode. Le signal d'[[interférence]] de sortie est mesuré par une [[horloge atomique]] à [[rubidium]]. Comme ce type de gravimètre dérive sa précision et sa stabilité de la constance de la vitesse de la lumière et des propriétés des atomes d'hélium, de néon et de rubidium, ''g'' est mesurée en fonction de constantes physiques avec une très haute précision. Par exemple, dans le sous-sol de l'établissement du NIST de Gaithersburg en 2009, la valeur mesurée était typiquement contrainte à {{nb|8 ppm}} de {{nb|9.80101644 m s-2}} <ref name="steiner" />.

L'utilisation d'une balance de Kibble pour définir le kilogramme dépend de sa précision et de sa concordance avec la précision améliorée de la mesure de la masse d'une [[Mole (unité)|mole]] de [[silicium]] très pur, ce qui dépend de la précision du mètre « [[Rayon X|rayons X]] », qui pourra s'améliorer via les travaux du physicien [[Theodor W. Hänsch]]<ref name="nist_watt" />{{,}}<ref name="nist_redef" />. En outre, une telle balance nécessite un ensemble de techniques suffisamment complexes pour ne pas pouvoir être produite en grand nombre. Si le kilogramme est redéfini à l'aide de la constante de Planck, il n'y aura au mieux que quelques balances de Kibble en opération dans le monde.

La {{26e}} conférence générale des poids et mesures, en {{date-|novembre 2018}}, a décidé que le calcul du kilogramme se ferait par cette méthode à partir du {{date-|20 mai 2019}}<ref>{{Article|langue=fr-FR|titre=Le kilo, un poids et deux mesures - France 24|périodique=France 24|date=2018-11-14|lire en ligne=https://www.france24.com/fr/20181114-physique-quantique-kilogramme-etalon-cylindre-mesure-changement|consulté le=2018-11-16}}.</ref>.

=== Autres approches ===
Avant la décision de 2018, plusieurs autres approches avaient été envisagées.
==== Approches basées sur le comptage d'atomes ====
===== Carbone 12 =====

Bien que n'offrant pas de réalisation pratique, il est possible de redéfinir la magnitude du kilogramme à l'aide d'un certain nombre d'atomes de [[Isotopes du carbone#Carbone 12|carbone 12]]. Le {{nobr|carbone 12}} ({{exp|12}}C) est un [[isotope]] du [[carbone]]. La [[mole (unité)|mole]] est actuellement définie comme « la quantité d'entités (particules élémentaires ou molécules) égale au nombre d'atomes dans {{nb|12 grammes}} de {{nobr|carbone 12}} ». Cette définition implique que {{fraction|{{nb|1000}}|12}} (83⅓) moles de {{exp|12}}C ont exactement une masse d'un kilogramme. Le nombre d'atomes dans une mole, une quantité connue comme le [[nombre d'Avogadro]], est déterminé expérimentalement et sa meilleure estimation actuelle est {{nb|6.02214129(27) e23}} atomes<ref name="nist_avogadro" />. La nouvelle définition du kilogramme proposerait de fixer la constante d'Avogadro à précisément {{nb|6.02214 e23}}, le kilogramme étant défini comme la masse égale à {{fraction|{{nb|1000}}|12}} × {{nb|6.022 e23}} atomes de {{exp|12}}C.

La précision dans la valeur mesurée de la constante d'Avogadro est actuellement limitée par l'incertitude sur celle de la [[constante de Planck]], {{nb|50 ppm}} depuis 2006. En fixant la constante d'Avogadro constante, l'incertitude sur la masse d'un atome de {{exp|12}}C — et la magnitude du kilogramme — ne pourrait être meilleure que {{Nb|50 ppm}}. En adoptant cette définition, la magnitude du kilogramme serait sujet à des affinages ultérieurs, lorsqu'une meilleure valeur de la constante de Planck serait disponible.

Une variation de la définition propose de définir la constante d'Avogadro comme précisément égale à {{nb|84446889}}{{exp|3}} ({{nb|6.02214162 e23}}) atomes. Une réalisation imaginaire en serait un cube de {{exp|12}}C d'exactement {{nb|84446889 atomes}} de côté. Le kilogramme serait alors la masse égale à {{nb|84446889}}{{exp|3}} × 83⅓ atomes de {{exp|12}}C<ref name="hill" />{{,}}<ref group=alpha>La valeur {{nb|84446886}} a été choisie car elle possède une propriété spéciale : son cube est divisible par 12. Ainsi, avec cette définition du kilogramme, un gramme de {{exp|12}}C compterait un nombre entier d'atomes : {{nb|50184508190229061679538}}. L'incertitude sur la constante d'Avogadro a été réduite depuis cette proposition. En 2010, elle vaut {{nb|6.02214129(27) e23}} avec une incertitude standard relative de {{Nb|50 ppm}}, soit une racine cubique de {{nb|84446887.4 ± 1.2}}. Il n'y a que deux valeurs possibles entières dans cet intervalle, {{nb|84446887}} et {{nb|84446888}}. Aucun de leur cube n'est divisible par 12 ; un gramme de {{exp|12}}C ne peut donc pas posséder un nombre entier d'atomes.</ref>.

===== Projet Avogadro =====
[[Fichier:PrecisionOptics Achim2.jpg|vignette|L'un des maitres opticiens de l'{{lang|en|''Australian Centre for Precision Optics''}}<ref name="acpo" /> tient en main une sphère monocristalline d'un kilogramme de [[silicium]] réalisée pour le projet Avogadro. Ces sphères sont parmi les objets artificiels les plus sphériques jamais réalisés.]]

Une autre approche basée sur la constante d'Avogadro, le « projet Avogadro », propose de définir et de délinéer le kilogramme par une [[sphère]] de [[silicium]] de {{nb|93.6 mm}} de diamètre. Le silicium a été retenu car il existe une infrastructure commerciale mature permettant de créer du silicium monocristallin ultra-pur et sans défaut, pour l'industrie des [[semi-conducteur]]s. Pour réaliser un kilogramme, une boule de silicium serait produite. Sa composition [[Isotope|isotopique]] serait mesurée avec un [[Spectrométrie de masse|spectromètre de masse]] afin de déterminer sa masse atomique relative moyenne. La boule serait coupée et polie en sphères. La taille d'une sphère serait mesurée par [[interférométrie]] optique avec une erreur de {{nb|0.3 nm}} sur son rayon, environ une unique couche d'atomes. L'espacement cristallin entre les atomes (environ {{nb|192 pm}}) serait mesurée par interférométrie aux rayons X, avec une incertitude d'environ 3 parties par milliards. Avec la taille de la sphère, sa masse atomique moyenne et son espacement atomique connus, le diamètre requis peut être calculé avec suffisamment de précision pour permettre de finir de la polir à un kilogramme.

De telles sphères ont été réalisées pour le projet Avogadro et sont parmi les objets artificiels les plus ronds jamais réalisés. À l'échelle de la Terre, le [[point culminant]] de la meilleure de ces sphères — une zone de la taille d'un continent — s'écarterait de {{nb|2.4 m}} d'une sphère parfaite.

Des tests sont en cours sur les sphères de silicium du projet Avogadro afin de déterminer si leur masse est la plus stable quand elles sont stockées dans le vide, dans un vide partiel ou à pression ambiante. Dans tous les cas, aucun moyen technique n'existe {{C'est-à-dire|actuellement}} qui permet de prouver que leur stabilité à long terme est meilleure que celle du PIK, car les mesures de masse les plus précises et les plus sensibles sont réalisées avec des balances à deux plateaux, qui ne peuvent comparer la masse d'une sphère de silicium qu'avec une masse de référence (les balances à un seul plateau mesurent le poids par rapport à une constante physique et ne sont pas suffisamment précises, l'incertitude nécessaire étant de {{nb|10 à 20 parties}} par milliard). D'après ce que l'on sait de l'absence de stabilité du PIK et de ses copies, il n'existe aucun artéfact d'une masse parfaitement stable permettant cette comparaison. De plus, le silicium s'oxyde pour former une fine couche (de l'ordre de {{nb|5 à 20 atomes}}) de [[Dioxyde de silicium|silice]] et de [[monoxyde de silicium]]. Cette couche augmente légèrement la masse de la sphère, un effet qu'il faut prendre en compte lors du polissage final.

Toutes les approches basées sur le silicium fixeraient la constante d'Avogadro, mais conduiraient à des définitions différentes pour le kilogramme. Une approche ferait usage de silicium avec ses trois [[isotope naturel|isotopes naturels]] présents. Environ 7,78 % du silicium est formé de deux isotopes plus lourds, {{exp|29}}Si et {{exp|30}}Si. Comme pour l'approche au {{exp|12}}C, cette méthode définirait la magnitude du kilogramme en fixant la constante d'Avogadro à un certain nombre d'atomes de {{exp|12}}C ; la sphère de silicium en serait la réalisation pratique. Cette approche pourrait définir précisément la magnitude du kilogramme car les masses des trois [[nucléide]]s de silicium relativement à celle du {{exp|12}}C sont connues avec précision (incertitudes relatives de 1 partie par milliard, ou mieux). Une méthode alternative utiliserait des techniques de [[séparation isotopique]] afin d'enrichir le silicium en un {{exp|28}}Si quasiment pur, qui possède une masse atomique relative de {{nb|27.9769265325(19)}}<ref name="avogadro_nature" />. Avec cette approche, la constante d'Avogadro serait fixée, mais également la masse atomique du {{exp|28}}Si. Le kilogramme serait alors défini comme la masse de {{fraction|{{nb|1000}}|{{nb|27.9769265325}}}} × {{nb|6.02214179 e23}} atomes de {{exp|28}}Si. Mais même avec une telle définition, une sphère de {{exp|28}}Si dévierait nécessairement du nombre de moles requis pour compenser ses diverses impuretés isotopiques et chimiques, ainsi que prendre en compte l'oxydation en surface<ref name="npl" />.

===== Accumulation d'ions =====

Une autre approche basée sur la constante d'Avogadro et depuis abandonnée, l'accumulation d'[[ion]]s, aurait défini et décliné le kilogramme en créant des prototypes de métal à la demande. Ils auraient été créés en accumulant des ions d'[[or]] ou de [[bismuth]] (des atomes auquel il manque un électron) et en les comptant en mesurant le courant électrique nécessaire pour les neutraliser. L'or ({{exp|197}}Au) et le bismuth ({{exp|209}}Bi) ont été choisis car ils peuvent être manipulés sans danger et possèdent la [[masse atomique]] la plus élevée parmi les [[élément mononucléidique|éléments]] non-radioactifs (bismuth) ou parfaitement stables (or).

Avec une définition basée sur l'or, la masse atomique relative de l'or aurait été fixée à exactement {{nb|196.9665687}}, au lieu de sa valeur actuelle de {{nb|196.9665687|(6)}}. La constante d'Avogadro aurait là encore été fixée. Le kilogramme aurait été défini comme la masse égale à exactement {{fraction|{{nb|1000}}|{{nb|196.9665687}}}} × {{nb|6.02214179 e23}} atomes d'or.

En 2003, des expériences avec de l'or et un courant de {{nb|10 µA}} mettent en évidence une [[incertitude relative]] de 1,5 %<ref name="ptb" />. Des expériences ultérieures avec des ions bismuth et un courant de {{nb|30 mA}} espéraient accumuler une masse de {{nb|30 g}} en six jours et avoir une incertitude relative meilleure qu'{{nb|1 ppm}}<ref name="bipm_cgpm22" />. Au bout du compte, cette approche par accumulation d'ions s'est révélée inadaptée. Les mesures nécessitent des mois et les données sont trop erratiques pour pouvoir servir de remplacement au PIK<ref name="bowers" />.

==== Force basée sur l'ampère ====
[[Fichier:Meissner effect p1390048.jpg|vignette|Un aimant flottant au-dessus d'un supraconducteur baigné dans de l'azote liquide démontre la lévitation par [[diamagnétisme]] parfait via l'[[effet Meissner]]. Les expériences avec une définition du kilogramme basée sur l'ampère renversent cette disposition : un champ électrique accélère une masse de test supraconductrice supportée par des aimants fixes.]]

Un autre approche définirait le kilogramme comme :
{{citation bloc|la masse qui subirait une [[accélération]] de précisément {{nb|2 e-7 m s-2}} lorsqu'elle est soumise à la [[Force (physique)|force]] par mètre entre deux conducteurs parallèles, rectilignes, de longueur infinie, de section circulaire négligeable, placés à une distance d'un mètre l'un de l'autre dans le [[Vide (physique)|vide]], et à travers lesquels passe un [[courant électrique]] constant d'exactement {{nb|{{fraction|1|{{nb|1.60217 e-19}}}}|[[ampère]]}}.}}

Dans les faits, le kilogramme serait défini comme dérivé de l'[[ampère]] plutôt que la situation actuelle, où l'ampère est un dérivé du kilogramme. Cette redéfinition fixe la [[charge élémentaire]] (''e'') à exactement {{nb|1.60217 e-19 [[coulomb]]}}.

Une réalisation pratique basée sur cette définition délinée la magnitude du kilogramme directement dans ce qui définit la nature même de la masse : une accélération due à une force appliquée. Cependant, il est très difficile de concevoir une réalisation pratique basée sur l'accélération de masses. Des expériences ont été réalisées sur des années au [[Japon]] avec une masse de {{nb|30 g}} [[Supraconductivité|supraconductive]] supportée par lévitation [[Diamagnétisme|diamagnétique]] et n'ont jamais atteint une incertitude meilleure que dix parties par million. L'[[hystérésis]] était l'un des facteurs limitants. D'autres groupes ont effectué des recherches similaires à l'aide de différentes techniques pour faire léviter la masse<ref name="nist_beyond" />{{,}}<ref name="robinson_ieee" />.

== Multiples, sous-multiples et autres unités ==
=== Multiples ===
{{Article détaillé|amorce=multiples actuels|Préfixes du Système international d'unités}}

Comme l'unité de base « kilogramme » comporte déjà un préfixe, les préfixes SI sont ajoutés par exception au mot « gramme » ou à son symbole g, bien que le [[gramme]] ne soit qu'un sous-multiple du kilogramme ({{nb|1 g}} = {{nb|e-3 kg}}).

Par exemple :
* 1 mégagramme (Mg) = {{nb|1000 kg}} = 1 t (tonne métrique) ;
* 1 milligramme (mg) = {{nb|0.000001 kg}}.

Dans les anciens livres, seuls les multiples et sous-multiples du kilogramme sont utilisés :
* myriagramme (mag) : {{nb|1 mag}} = {{nb|10 kg}} ({{nb|10000 g}}) ;
* décimilligramme (dmg) : {{nb|1 dmg}} = {{nb|0.0000001 kg}} (= {{nb|100 µg}}).

Dans la pratique, seuls les multiples du kilogramme sont utilisés :
* kilogramme ({{nb|kg}}) : {{nb|1 kg}} = {{nb|1 kg}} ;
* mégagramme ({{nb|Mg}}) : {{nb|1 Mg}} = {{nb|1000 kg}} = {{nb|1 t}} ;
* gigagramme ({{nb|Gg}}) : {{nb|1 Gg}} = {{nb|1000000 kg}} = {{nb|e6 kg}} = {{nb|1000 t}} = {{nb|1 kt}} ;
* téragramme ({{nb|Tg}}) : {{nb|1 Tg}} = {{nb|1000000000 kg}} = {{nb|e9 kg}} = {{nb|e6 t}} = {{nb|1 Mt}} ;
* pétagramme ({{nb|Pg}}) : {{nb|1 Pg}} = {{nb|e12 kg}} = {{nb|e9 t}} = {{nb|1 Gt}} ;
* exagramme ({{nb|Eg}}) : {{nb|1 Eg}} = {{nb|e15 kg}} = {{nb|e12 t}} = {{nb|1 Tt}} ;
* zettagramme ({{nb|Zg}}) : {{nb|1 Zg}} = {{nb|e18 kg}} = {{nb|e15 t}} = {{nb|1 Pt}} ;
* yottagramme ({{nb|Yg}}) : {{nb|1 Yg}} = {{nb|e21 kg}} = {{nb|e18 t}} = {{nb|1 Et}} ;
* ronnagramme ({{nb|Rg}}) : {{nb|1 Rg}} = {{nb|e24 kg}} = {{nb|e21 t}} = {{nb|1 Zt}} ;
* quettagramme ({{nb|Qg}}) : {{nb|1 Qg}} = {{nb|e27 kg}} = {{nb|e24 t}} = {{nb|1 Yt}} ;

{| class="wikitable"
|+ Correspondance entre les multiples du kilogramme du Système international d'unités
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| bgcolor="#F0F0F0" | 1 || 0,001 || {{nb|e−6}} || {{nb|e−9}} || {{nb|e−12}} || {{nb|e−15}} || {{nb|e−18}} || {{nb|e−21}} || {{nb|e−24}} || {{nb|e−27}}
|-
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| {{nb|1000}} || bgcolor="#F0F0F0" | 1 || 0,001 || {{nb|e−6}} || {{nb|e−9}} || {{nb|e−12}} || {{nb|e−15}} || {{nb|e−18}} || {{nb|e−21}} || {{nb|e−24}}
|-
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| {{nb|e6}} || {{nb|1000}} || bgcolor="#F0F0F0" | 1 || 0,001 || {{nb|e−6}} || {{nb|e−9}} || {{nb|e−12}} || {{nb|e−15}} || {{nb|e−18}} || {{nb|e−21}}
|-
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|-
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|-
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| {{nb|e18}} || {{nb|e15}} || {{nb|e12}} || {{nb|e9}} || {{nb|e6}} || {{nb|1000}} || bgcolor="#F0F0F0" | 1 || 0,001 || {{nb|e−6}} || {{nb|e−9}}
|-
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|-
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| {{nb|e24}} || {{nb|e21}} || {{nb|e18}} || {{nb|e15}} || {{nb|e12}} || {{nb|e9}} || {{nb|e6}} || {{nb|1000}} || bgcolor="#F0F0F0" | 1 || 0,001
|-
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| {{nb|e27}} || {{nb|e24}} || {{nb|e21}} || {{nb|e18}} || {{nb|e15}} || {{nb|e12}} || {{nb|e9}} || {{nb|e6}} || {{nb|1000}} || bgcolor="#F0F0F0" | 1
|}

=== Sous-multiples ===
{{redirect| position=section| Décagramme| autres=le polygone étoilé| homonymie=Décagramme (géométrie)}}
* kilogramme ({{nb|kg}}) : {{nb|1 kg}} = {{nb|1 kg}} ;
* hectogramme ({{nb|hg}}) 1 hg = {{nb|0.1 kg}} ;
* décagramme ({{nb|dag}}) : 1 dag = {{nb|0.01 kg}} ;
* gramme (g) : {{nb|1 g}} = {{nb|0.001 kg}} ;
* décigramme ({{nb|dg}}) : {{nb|1 dg}} = {{nb|0.0001 kg}} ;
* centigramme ({{nb|cg}}) {{nb|1 cg}} = {{nb|0.00001 kg}} ;
* milligramme ({{nb|mg}}) : {{nb|1 mg}} = {{nb|0.000001 kg}} = {{nb|e−6 kg}} ;
* microgramme ({{nb|µg}}) : {{nb|1 µg}} = {{nb|0.000000001 kg}} = {{nb|e−9 kg}} ;
* nanogramme ({{nb|ng}}) : {{nb|1 ng}} = {{nb|e−12 kg}} ;
* picogramme ({{nb|pg}}) : 1 pg = {{nb|e−15 kg}} ;
* femtogramme ({{nb|fg}}) : 1 fg = {{nb|e−18 kg}} ;
* attogramme ({{nb|ag}}) : 1 ag = {{nb|e−21 kg}} ;
* zeptogramme ({{nb|zg}}) : 1 zg = {{nb|e−24 kg}} ;
* yoctogramme ({{nb|yg}}) : 1 yg = {{nb|e−27 kg}} ;
* rontogramme ({{nb|rg}}) : 1 rg = {{nb|e−30 kg}} ;
* quectogramme ({{nb|qg}}) : 1 qg = {{nb|e-33 kg}}.

{| class="wikitable"
|+ Correspondance entre les sous-multiples du kilogramme du Système international d'unités
! scope="row" |
! scope="col" | {{nb|qg}}
! scope="col" | {{nb|rg}}
! scope="col" | {{nb|yg}}
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|-
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|-
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|-
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|-
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|-
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| {{nb|e18}} || {{nb|e15}} || {{nb|e12}} || {{nb|e9}} || {{nb|e6}} || {{nb|1000}} || bgcolor="#F0F0F0" | 1 || 0,001 || {{nb|e−6}} || {{nb|e−9}} || {{nb|e−10}} || {{nb|e−11}} || {{nb|e−12}} || {{nb|e−13}} || {{nb|e−14}} || {{nb|e−15}}
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|-
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|-
! scope="row" | {{nb|cg}}
| {{nb|e28}} || {{nb|e25}} || {{nb|e22}} || {{nb|e19}} || {{nb|e16}} || {{nb|e13}} || {{nb|e10}} || {{nb|e7}} || {{nb|e4}} || 10 || bgcolor="#F0F0F0" | 1 || 0,1 || 0,01 || 0,001 || {{nb|e−4}} || {{nb|e−5}}
|-
! scope="row" | {{nb|dg}}
| {{nb|e29}} || {{nb|e26}} || {{nb|e23}} || {{nb|e20}} || {{nb|e17}} || {{nb|e14}} || {{nb|e11}} || {{nb|e8}} || {{nb|e5}} || 100 || 10 || bgcolor="#F0F0F0" | 1 || 0,1 || 0,01 || 0,001 || {{nb|e−4}}
|-
! scope="row" | {{nb|g}}
| {{nb|e30}} || {{nb|e27}} || {{nb|e24}} || {{nb|e21}} || {{nb|e18}} || {{nb|e15}} || {{nb|e12}} || {{nb|e9}} || {{nb|e6}} || {{nb|1000}} || 100 || 10 || bgcolor="#F0F0F0" | 1 || 0,1 || 0,01 || 0,001
|-
! scope="row" | {{nb|dag}}
| {{nb|e31}} || {{nb|e28}} || {{nb|e25}} || {{nb|e22}} || {{nb|e19}} || {{nb|e16}} || {{nb|e13}} || {{nb|e10}} || {{nb|e7}} || {{nb|e4}} || {{nb|1000}} || 100 || 10 || bgcolor="#F0F0F0" | 1 || 0,1 || 0,01
|-
! scope="row" | {{nb|hg}}
| {{nb|e32}} || {{nb|e29}} || {{nb|e26}} || {{nb|e23}} || {{nb|e20}} || {{nb|e17}} || {{nb|e14}} || {{nb|e11}} || {{nb|e8}} || {{nb|e5}} || {{nb|e4}} || {{nb|1000}} || 100 || 10 || bgcolor="#F0F0F0" | 1 || 0,1
|-
! scope="row" | {{nb|kg}}
| {{nb|e33}} || {{nb|e30}} || {{nb|e27}} || {{nb|e24}} || {{nb|e21}} || {{nb|e18}} || {{nb|e15}} || {{nb|e12}} || {{nb|e9}} || {{nb|e6}} || {{nb|e5}} || {{nb|e4}} || {{nb|1000}} || 100 || 10 || bgcolor="#F0F0F0" | 1
|}

=== Autres unités ===

On utilise également des noms d'unités anciennes, mais arrondies à des valeurs « exactes » :
* la [[livre (unité de masse)|livre]] : {{nb|1 lb}} ~ {{nb|0.5 kg}} ; {{nb|1 kg}} ~ {{nb|2 lb}} ;
* le [[grave (unité)|grave]] : {{nb|1 gv}} = {{nb|1 kg}} ; {{nb|1 kg}} = {{nb|1 gv}} ;
* le [[quintal (unité)|quintal]] ''métrique'' : {{nb|1 q}} = {{nb|100 kg}} ; {{nb|1 kg}} = {{nb|0.01 q}}, à ne pas confondre avec :
** le [[quintal (unité)|quintal]] ''français ancien'' : {{nb|48.951 kg}} environ,
** le [[quintal (unité)|quintal]] ''court'' d'Amérique du Nord : {{nb|45.359 kg}} environ,
** le [[quintal (unité)|quintal]] ''long'' du système impérial anglais : {{nb|50.802 kg}} environ ;
* la [[tonne]] : {{nb|1 t}} = {{nb|1000 kg}} ; {{nb|1 kg}} = {{nb|0.001 t}}.
* le gamma (symbole γ), autre nom pour le [[Préfixes du Système international d'unités|micro]][[gramme]] (μg)<ref>{{lien web| langue=en| url=https://www.nist.gov/pml/weights-and-measures/publications/nist-handbooks/handbook-133| titre=NIST Handbook 133| année=2018}}, voir {{lien web| url=https://www.nist.gov/sites/default/files/documents/2017/04/28/12-apde-gentab-11-hb133-final.pdf#page=17| titre=Appendix E| sous-titre=General Tables of Units of Measurement| page=159 (17)| format=pdf}} ou {{lien web| url=https://www.nist.gov/document/18-appdx-e-h133-18-finaldocx| titre=idem| format=doc| page=215}}.</ref>.

{| class="wikitable"
|+ Correspondance entre le kilogramme et les anciennes unités « métrisées »
! scope="row" |
! scope="col" | livre
! scope="col" | kilogramme
! scope="col" | quintal ''métrique''
! scope="col" | tonne
|-
! scope="row" | livre
| bgcolor="#F0F0F0" | 1 || {{nobr|0,5 exactement}} || 0,005 || {{nb|5 e-4}}
|-
! scope="row" | grave
| 2 || bgcolor="#F0F0F0" | 1 || 0,01 || 0,001
|-
! scope="row" | kilogramme
| 2 || bgcolor="#F0F0F0" | 1 || 0,01 || 0,001
|-
! scope="row" | quintal métrique
| 200 || 100 || bgcolor="#F0F0F0" | 1 || 0,1
|-
! scope="row" | tonne
| {{nb|2000}} || {{nb|1000}} || 10 || bgcolor="#F0F0F0" | 1
|}

Les [[Unités de mesure anglo-saxonnes|unités anglo-saxonnes]] sont assez largement utilisées de par le monde. On utilise couramment les unités du système ''avoirdupois'' (av), et, dans certains cas spécifiques, les unités du système ''troy'' (t) : [[médicament]]s et [[métal précieux|métaux précieux]].

* [[Système Avoirdupois|Système avoirdupois]]
** [[livre (unité de masse)|livre]] (lb av) : {{nb|1 lb av}} = {{nb|0.45359237 kg}} ; {{nb|1 kg}} = {{nb|2.2046226|lb av}}
** [[Once (unité)|once]] (oz av) : {{nb|1 oz av}} = {{nb|0.028349523125 kg}} ; {{nb|1 kg}} = {{nb|35.273961950|oz av}}
* Système troy
** [[livre (unité de masse)|livre]] (lb t) : {{nb|1 lb t}} = {{nb|0.3732417216 kg}} ; {{nb|1 kg}} = {{nb|2.679228881|lb t}}
** [[Once (unité)|once]] (oz t) : {{nb|1 oz t}} = {{nb|0.0311034768 kg}} ; {{nb|1 kg}} = {{nb|32.150747|oz t}}
La table ci-dessous indique les correspondances entre les unités ; les valeurs en italiques indiquent les croisements entre les systèmes anglo-saxons.

{| class="wikitable"
|+ Correspondance avec les unités anglo-saxonnes (valeurs arrondies)
! scope="row" |
! scope="col" | g
! scope="col" | oz av
! scope="col" | oz t
! scope="col" | lb t
! scope="col" | lb av
! scope="col" | kg
|-
! scope="row" | g
| bgcolor="#F0F0F0" | 1 || {{nobr|0,0353}} || {{nobr|0,0322}} || {{nobr|0,00268}} || {{nobr|0,00220}} || 0,001
|-
! scope="row" | oz av
| 28,3 || bgcolor="#F0F0F0" | 1 || ''0,911'' || {{nobr|''0,0760''}} || {{nobr|0,0625}} ({{fraction|1|16}}) || 0,0283
|-
! scope="row" | oz t
| 31,1 || ''1,097'' || bgcolor="#F0F0F0" | 1 || {{nobr|0,0833}} ({{fraction|1|12}}) || {{nobr|''0,0686''}} || {{nobr|0,0311}}
|-
! scope="row" | lb t
| 373 || ''13,2'' || 12 || bgcolor="#F0F0F0" | 1 || ''0,823'' || 0,373
|-
! scope="row" | lb av
| 454 || 16 || ''14,6'' || ''1,22'' || bgcolor="#F0F0F0" | 1 || 0,454
|-
! scope="row" | kg
| {{nb|1000}} || 35,3 || 32,2 || 2,68 || 2,20 || bgcolor="#F0F0F0" | 1
|}

Le [[Carat (gemmologie)|carat]] est une autre unité de masse.

== Notes et références ==
=== Notes ===
{{références|groupe=alpha}}

=== Références ===
<references>
<ref name="acpo">{{Lien web
 | langue = en
 | url = http://www.acpo.csiro.au/
 | titre = Australian Centre for Precision Optics
 | éditeur = [[Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation]]
}}.</ref>
<ref name="artemis">{{Lien web
 | langue = en
 | url = http://www.artemis.fr/nos_metiers/historique.htm
 | titre = La Métrologie : une révolution française
 | éditeur = artemis.fr
}}.</ref>
<ref name="avogadro_nature">{{pdf}} {{Article
 | langue = en
 | auteur = Geoff Brumfiel
 | titre = Elemental shift for kilo
 | périodique = Nature
 | jour = 21
 | mois = octobre
 | année = 2010
 | volume = 467
 | pages = 892
 | url texte = http://www.nature.com/news/2010/101019/pdf/467892a.pdf
}}.</ref>
<ref name="bbc">{{Lien web
 | langue = en
 | url = http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/7084099.stm
 | titre = Getting the measure of a kilogram
 | éditeur = BBC
}}.</ref>
<ref name="bipm_3">{{Lien web
 | langue = fr
 | url = https://www.bipm.org/utils/common/pdf/si-brochure/SI-Brochure-9.pdf#page=34
 | titre = Le kilogramme
 | éditeur = Bureau international des poids et mesures
 | page = 32
}}.</ref>
<ref name="bipm_cgpm_2011">{{pdf}} {{Lien web
 | langue = en
 | url = https://www.bipm.org/utils/en/pdf/Press_release_resolution_1_CGPM.pdf
 | titre = General Conference on Weights and Measures approves possible changes to the International System of Units, including redefinition of the kilogram.
 | éditeur = Conférence générale des poids et mesures
 | lieu = Sèvres, France
 | date = 23 octobre 2011
}}.</ref>
<ref name="bipm_cgpm22">{{zip}} {{Lien web
 | langue = en
 | url = https://www.bipm.org/utils/common/pdf/CGPM/CGPM22.pdf
 | titre = Comptes rendus de la {{22e}} Conférence générale des poids et mesures (octobre 2003)
 | éditeur = Conférence générale des poids et mesures
 | date = avril 2001
}}.</ref>
<ref name="bipm_cgpm24">{{pdf}} {{Lien web
 | langue = fr
 | url = https://www.bipm.org/utils/common/pdf/CGPM/CGPM24.pdf
 | titre = Comptes rendus de la {{24e}} réunion de la Conférence générale des poids et mesures (octobre 2011)
 | éditeur = Conférence générale des poids et mesures
 | lieu = Sèvres, France
 | date = 17–21 Octobre 2011
}}.</ref>
<ref name="bipm_cipm2005">{{pdf}} {{Lien web
 | langue = en
 | url =https://www.bipm.org/cc/CIPM/Allowed/94/CIPM-Recom1CI-2005-EN.pdf
 | titre = Recommendation 1: Preparative steps towards new definitions of the kilogram, the ampere, the kelvin and the mole in terms of fundamental constants
 | éditeur = 94{{e}} réunion du Comité international des poids et mesures
 | date = octobre 2005
 | page = 233
}}.</ref>
<ref name="bipm_définition">{{Lien web |langue=fr |titre=Unité de masse (kilogramme) |url=https://www.bipm.org/fr/measurement-units/si-base-units |éditeur=Bureau international des poids et mesures}}.</ref>
<ref name="bipm_faqs2">{{Lien web
 | langue = en
 | url = https://www.bipm.org/en/bipm/mass/faqs2_mass.html
 | titre = FAQs
 | éditeur = Bureau international des poids et mesures
}}.</ref>
<ref name="bipm_prototype">{{Lien web
 | langue = en
 | url = https://www.bipm.org/en/bipm/mass/ipk/
 | titre = International prototype of the kilogramme (IPK)
 | éditeur = Bureau international des poids et mesures
}}.</ref>
<ref name="bipm_time">{{Lien web
 | langue = en
 | url = https://www.bipm.org/en/bipm/tai/
 | titre = Scientific work of the BIPM
 | éditeur = Bureau international des poids et mesures
}}.</ref>
<ref name="bowers">{{pdf}} {{Lien web
 |langue = en
 |url = http://www.marybowers.org.uk/18_The%20Caravan%20September%201-15.pdf
 |titre = Why the World is Losing Weight
 |auteur = Mary Bowers
 |éditeur = The Caravan
 |date = 1–15 septembre 2009
 }}.</ref>
<ref name="cnrtl_kilo">{{CNRTL|kilo}}.</ref>
<ref name="cnrtl_kilogramme">{{CNRTL|kilogramme}}.</ref>
<ref name="conjecture">{{Ouvrage
 | langue = en
 | auteur = R. Steiner
 | titre = Conjecture why the IPK drifts
 | éditeur = NIST
 | jour = 11
 | mois = septembre
 | année = 2007
}}.</ref>
<ref name="davis03">{{pdf}} {{Article
 | langue = en
 | auteur = Richard Davis
 | titre = The SI unit of mass
 | périodique = Metrologia
 | volume = 40
 | numéro = 6
 | mois = décembre
 | année = 2003
 | pages = 299–305
 | doi = 10.1088/0026-1394/40/6/001
 | bibcode = 2003Metro..40..299D
 | url texte = http://charm.physics.ucsb.edu/courses/ph21_05/kilogrampaper.pdf
}}.</ref>
<ref name="davis85">{{pdf}} {{Article
 | langue = en
 | titre = Recalibration of the U.S. National Prototype Kilogram
 | auteur = Richard S. Davis
 | périodique = [[Journal of Research of the National Bureau of Standards]]
 | volume = 90
 | numéro = 4
 | mois = juillet-août
 | année = 1985
 | url texte = http://nvl.nist.gov/pub/nistpubs/jres/090/4/V90-4.pdf
}}.</ref>
<ref name="decret">{{Lien web
 | langue = en
 | url = http://smdsi.quartier-rural.org/histoire/18germ_3.htm
 | titre = Décret relatif aux poids et aux mesures
 | éditeur = Le Système métrique décimal
 | date = 7 avril 1795
}}.</ref>
<ref name="draft">{{pdf}} {{Lien web
 | langue = en
 | url = https://www.bipm.org/utils/en/pdf/si_brochure_draft_ch2.pdf
 | titre = Draft Chapter 2 for SI Brochure, following redefinitions of the base units
 | auteur = Ian Mills
 | éditeur = Bureau international des poids et mesures
 | date = 29 septembre 2010
}}.</ref>
<ref name="first_cgpm">{{Lien web
 | langue = fr
 | url = https://www.bipm.org/fr/CGPM/db/1/1/
 | titre = Résolution de la {{1re}} CGPM (1889)
 | éditeur = Bureau international des poids et mesures
}}.</ref>
<ref name="girard">{{Article
 | langue = en
 | auteur = G. Girard
 | titre = The Third Periodic Verification of National Prototypes of the Kilogram (1988–1992)
 | journal = Metrologia
 | volume = 31
 | numéro = 4
 | année = 1994
 | pages = 317–336
 | doi = 10.1088/0026-1394/31/4/007
 | bibcode = 1994Metro..31..317G
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<ref name="golf">{{Lien web
 | langue = en
 | url = http://www.randa.org/~/media/RandA/Related%20Documents/2011/2012%20Rules/72580_ROG_CLUBHOUSE_with%20cover.ashx
 | titre = Rules of Golf as approved by R&A Rules Ltd and The United Stats Golf Association
 | éditeur = randa.org
 | date = 1 janvier 2012
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<ref name="hill">{{Article
 | langue = en
 | auteur = Theodore P. Hill, Jack =Miller, Albert C. Censullo
 | titre = Towards a better definition of the kilogram
 | périodique = Metrologia
 | jour = 1
 | mois = juin
 | année = 2011
 | volume = 48
 | numéro = 3
 | pages = 83–86
 | doi = 10.1088/0026-1394/48/3/002
 | bibcode = 2011Metro..48...83H
 | arxiv = 1005.5139
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<ref name="histoire_metre">{{Lien web
 | langue = fr
 | url = http://histoire.du.metre.free.fr/fr/index.htm
 | titre = La détermination de l'unité de poids
 | éditeur = L'histoire du mètre
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 | langue = fr
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 | titre = La masse du kilo pose question
 | éditeur = Le Figaro
 | date = 24 janvier 2011
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<ref name="lsbu">{{Lien web
 | langue = en
 | url = http://www1.lsbu.ac.uk/water/data.html
 | titre = List of physicochemical data concerning water
 | éditeur = London South Bank University
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<ref name="maxisciences">{{Lien web
 | langue = fr
 | url = http://www.maxisciences.com/kilo/le-kilogramme-peserait-moins-d-un-kilo_art12023.html
 | titre = Le kilogramme pèserait moins d'un kilo !
 | éditeur = Maxisiences
 | date = 24 janvier 2011
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<ref name="nist_20010">{{Lien web
 | langue = en
 | url = http://www.nist.gov/pml/wmd/20101026_si.cfm
 | titre = NIST Backs Proposal for a Revamped System of Measurement Units
 | éditeur = NIST
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<ref name="nist_avogadro">{{Lien web
 | langue = en
 | url = http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?na
 | titre = Avogadro constant
 | éditeur = NIST
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 | titre = Beyond the kilogram: redefining the International System of Units
 | éditeur = NIST
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<ref name="nist_redef">{{Lien web
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 | titre = Replace Kilogram Artifact Now With Definition Based on Nature, Experts Say
 | éditeur = NIST
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<ref name="nist_watt">{{Lien web
 | langue = en
 | url = http://www.nist.gov/public_affairs/releases/electrokilogram.htm
 | titre = NIST Improves Accuracy of ‘Watt Balance' Method for Defining the Kilogram
 | éditeur = NIST
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<ref name="nouvelobs">{{Lien web
 | langue = en
 | url = http://tempsreel.nouvelobs.com/actualite/societe/20110124.OBS6783/les-scientifiques-se-demandent-combien-pese-un-kilo.html
 | titre = Les scientifiques se demandent combien pèse un kilo
 | éditeur = Le Nouvel Observateur / Agence France Presse
 | date = 24 janvier 2011
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<ref name="npl">{{Lien web
 | langue = en
 | url = http://www.npl.co.uk/engineering-measurements/mass-force-pressure/mass/research/avogadro-project
 | titre = Avogadro Project
 | éditeur = Australian National Measurement Institute
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<ref name="oiml">{{pdf}} {{Lien web
 |langue = en
 |url = http://www.oiml.org/publications/R/R052-e04.pdf
 |titre = International Recommendation R 52 - Hexagonal weights - Metrological and technical requirements
 |éditeur = [[Organisation internationale de métrologie légale]]
 |année = 2004
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 | titre = χίλιοι
 | éditeur = Perseus Digital Library
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 | titre = γράμμα
 | éditeur = Perseus Digital Library
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<ref name="ptb">{{Lien web
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 | éditeur = Physikalisch-Technische Bundesanstalt
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<ref name="quinn">{{Article
 | langue = en
 | auteur = T. J. Quinn
 | titre = New Techniques in the Manufacture of Platinum-Iridium Mass Standards
 | périodique = Platinum Metals Revue
 | année = 1986
 | volume = 30
 | numéro = 2
 | pages = 74-79
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<ref name="recalibration">{{pdf}} {{Article
 | langue = en
 | auteur = Z. J. Jabbour, S. L. Yaniv
 | titre = The Kilogram and Measurements of Mass and Force
 | périodique = J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol.
 | mois = janvier-février
 | année = 2001
 | volume = 106
 | numéro = 1
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<ref name="redef">{{Article
 | langue = en
 | auteur = Ian M Mills, Peter J. Mohr, Terry J. Quinn, Barry N. Taylor, Edwin R. Williams
 | titre = Redefinition of the kilogram: a decision whose time has come
 | périodique = Metrologia
 | mois = avril
 | année = 2005
 | volume = 42
 | numéro = 2
 | pages = 71–80
 | doi = 10.1088/0026-1394/42/2/001
 | bibcode = 2005Metro..42...71M
 | url texte = http://portal.acs.org/preview/fileFetch/C/CNBP_024130/pdf/CNBP_024130.pdf
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<ref name="robinson_2007">{{Article
 | langue = en
 | auteur = Ian A. Robinson ''et al.''
 | titre = An initial measurement of Planck's constant using the NPL Mark II watt balance
 | périodique = Metrologia
 | volume = 44
 | année = 2007
 | pages = 427–440
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<ref name="robinson_ieee">{{Article
 | langue = en
 | auteur = Ian A. Robinson ''et al.''
 | titre = Toward a Final Result From the NPL Mark II Watt Balance
 | périodique = IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement
 | mois = avril
 | année = 2009
 | volume = 58
 | numéro = 4
 | pages = 936–941
 | doi = 10.1109/TIM.2008.2008090
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<ref name="Brochure_SI">{{pdf}} {{Lien web
 | langue = fr
 | url = https://www.bipm.org/utils/common/pdf/si-brochure/SI-Brochure-9.pdf#page=73
 | titre = Le Système international d'unités ({{9e}} édition)
 | éditeur = Bureau international des poids et mesures
 | pages = 71
}}.</ref>
<ref name="steiner">{{Article
 | langue = en
 | auteur = R.L. Steiner ''et al.''
 | titre = Uncertainty Improvements of the NIST Electronic Kilogram
 | périodique = IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement
 | mois = avril
 | année = 2007
 | volume = 56
 | numéro = 2
 | pages = 592–596
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<ref name="times">{{Lien web
 | langue = en
 | url = http://www.thetimes.co.uk/tto/science/physics/article3649580.ece
 | date = 7 janvier 2013
 | éditeur = The Times
 | lieu = Londres
 | titre = The dirty secret of why you are not quite as heavy as you think
 | auteur = Tom Whipple
}}.</ref>
<ref name="univ-perp">{{Lien web
 | langue = fr
 | url = http://mjp.univ-perp.fr/france/1793mesures.htm
 | titre = Décret relatif aux poids et aux mesures du 18 germinal an 3 (7 avril 1795)
 | éditeur = Digithèque de matériaux juridiques et politiques, Université de Perpignan
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<ref name="webbook">{{Lien web
 | langue = en
 | url = http://webbook.nist.gov/chemistry/
 | titre = Standard Reference Database Number 69
 | éditeur = NIST
}}.</ref>
<ref name="wilkins">{{pdf}} {{Lien web
 | langue = en
 | url = http://www.metricationmatters.com/docs/WilkinsTranslationLong.pdf
 | titre = An Essay towards a Real Character and a Philosophical Language
 | auteur = Wilkins
}}.</ref>
<ref name="zupko">{{Ouvrage
 | langue = en
 | auteur = Ronald Edward Zupko
 | titre = Revolution in Measurement: Western European Weights and Measures Since the Age of Science
 | éditeur = Diane Publishing
 | année = 1990
}}.</ref>
</references>

== Voir aussi ==
{{Autres projets |commons=Category:Kilogram |wiktionary=kilogramme |wiktionary2=kg }}

=== Bibliographie ===
* {{article| titre=Vers une définition quantique du kilogramme| auteur=Tim Folger| pages=62-71| périodique=[[Pour la science]]| mois=mars| année=2017| numéro=473}}.
* {{article| langue=en| titre=An atomic physics perspective on the kilogram’s new definition| auteur1=Wolfgang Ketterle| auteur2=Alan Jamison| périodique=[[Physics Today]]| volume=73| numéro=5| pages=33-38| date=mai 2020| doi=10.1063/PT.3.4472}}.

=== Articles connexes ===
* [[Balance de Kibble]]
* [[Constante fondamentale]]
* [[Proposition de nouvelles définitions du Système international d'unités]]

=== Liens externes ===
* [https://www.bipm.org/fr/measurement-units/history-si/name-kg.html Le nom « kilogramme »].
* [http://www.cybersciences.com/cyber/fr/questions_de_science/sciences_pures/combien_pese_un_litre_d_eau_douce_en_kilos_.html Combien fait exactement un litre d'eau douce en kilogramme ?].
* [http://medialab.sciences-po.fr/controversies/2010/Kilogramme/ Controverse de la redéfinition du kilogramme].
* [https://www.franceculture.fr/emissions/la-methode-scientifique/la-methode-scientifique-du-vendredi-26-octobre-2018 « Le grand K, redéfinition du kilogramme », « L'actualité des Sciences » de « La Méthode Scientifique », France Culture le {{date|26 octobre 2016}}].

{{Palette|Système international|Grandeurs et unités}}

{{Portail|physique}}

[[Catégorie:Unité SI de base]]
[[Catégorie:Unité de masse]]