Momenteel, de kelvin is letterlijk gebaseerd op niet meer dan water - op het tripelpunt van water, om preciezer te zijn. De basiseenheid van temperatuur is daarom afhankelijk van een materiaal waarvan de eigenschappen kunnen variëren. Maar dit gaat veranderen:in het najaar van 2018 de kelvin, evenals alle andere eenheden van het Internationale Stelsel van Eenheden (SI), zal worden geherdefinieerd om te rusten op een solide en onveranderlijke basis die bestaat uit fundamentele constanten. De Kelvin is gebaseerd op de Boltzmann-constante, die wetenschappers van de Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) nu hebben bepaald door middel van een diëlektrische constante gasthermometer met een zodanige nauwkeurigheid dat alle obstakels voor de herdefiniëring van de eenheid van temperatuur, de kelvin, zijn verwijderd. De resultaten zijn gepubliceerd in de huidige editie van het vaktijdschrift Metrologie .

Momenteel, de definitie van de SI-basiseenheid kelvin is nog steeds gebaseerd op een materiaaleigenschap van water:het tripelpunt. Bij een goed gedefinieerde temperatuur, water kan tegelijkertijd een vaste stof zijn, een vloeistof en een gas. Echter, omdat geen twee wateren gelijk zijn, het tripelpunt van water hangt af van de isotopensamenstelling van het gebruikte water. Hoewel natuurkundigen van over de hele wereld het eens zijn geworden over een "standaardwater", deze situatie is verre van ideaal. De kelvin heeft daarom hetzelfde probleem als de kilogram of de mol:ze zijn allemaal gebaseerd op de eigenschappen van materialen - ofwel op zogenaamde "prototypes" (zoals het internationale prototype van de kilogram, dat is een cilinder gemaakt van een platina/iridium legering) of op water (zoals in het geval van de kelvin). Al deze materialen zijn op vele manieren variabel. In maximaal anderhalf jaar (in het najaar van 2018, naar alle waarschijnlijkheid), het hele Internationale Stelsel van Eenheden (SI) zal opnieuw worden gedefinieerd door een grote internationale conferentie. Vanaf toen, alle eenheden zullen gebaseerd zijn op een reeks fundamentele constanten - onveranderlijke eigenschappen van het fysieke universum. Deze constanten zullen dan de "maat van alle dingen" zijn in metrologische zaken.

De juiste fundamentele constante voor temperatuurmetingen is de Boltzmann-constante k. Het geeft aan hoe de thermische energie van een gas (d.w.z. de beweging van de gasdeeltjes) is afhankelijk van de temperatuur. In een gesloten vat, de kinetische energie kan worden gemeten door de druk van het gas te bepalen. Dit kan (met de vereiste nauwkeurigheid) door middel van een akoestische gasthermometer. De overeenkomstige metingen uitgevoerd bij de metrologische instituten van Engeland, Italië, Frankrijk, China en de Verenigde Staten hebben een meetonzekerheid bereikt van minder dan 1 ppm (een miljoenste), daarmee is voldaan aan de eerste voorwaarde die is gesteld door het Overlegcomité voor Thermometrie (CCT) voor de herdefiniëring van de kelvin. Een andere voorwaarde, echter, bepaalt dat een tweede, onafhankelijke methode vergelijkbare kleine meetonzekerheden bereiken. Voor dit doeleinde, PTB lanceerde zijn diëlektrisch-constante gasthermometerproject in 2007, die nu 1,9 ppm heeft bereikt en dus voldoet aan de vereiste nauwkeurigheid.

Deze speciale thermometer maakt gebruik van het feit dat helium, als een edelgas en een diëlektricum, verandert de capaciteit van een condensator. Het is daarom mogelijk om de dichtheid van helium bij een bepaalde druk te meten door middel van een elektrische meting - en via dichtheid, om ook de temperatuur te meten. Bovendien, elektrische capaciteitsmetingen kunnen met grote nauwkeurigheid worden uitgevoerd. In dit geval, de meetonzekerheid is slechts enkele delen per miljard. Echter, om een ​​dergelijke nauwkeurigheid te bereiken, alles moest perfect op elkaar zijn afgestemd:de wetenschappers moesten de materiaaleigenschappen van de condensatoren bij hoge drukken (tot 7 MPa) bepalen - grenzend aan het onmogelijke - en ervoor zorgen dat de zuiverheid van het gebruikte gas beter was dan 99,99999 %. Verder, PTB's beste standaard voor drukmetingen, die is gebaseerd op drukbalansen, moest worden verbeterd. Deze ontwikkelingen, die wereldwijd uniek zijn, kon alleen slagen dankzij verschillende samenwerkingsprojecten binnen PTB (vooral met de twee werkgroepen "Druk" en "Geometrische Standaarden") en dankzij grootschalige internationale samenwerking.

Nu de Boltzmann-constante met voldoende precisie is bepaald door middel van ten minste twee onafhankelijke methoden, CODATA berekent in september 2017 de uiteindelijke waarde van k. De "CODATA Task Group on Fundamental Constants" is een internationale groep van experts die tot taak heeft de waarden van fundamentele constanten gemeten in meetinstituten over de hele wereld te beoordelen en deze waarden in met elkaar in lijn zijn. Dit maakt de weg vrij voor de herdefiniëring van de kelvin op basis van een fundamentele constante. En in het najaar van 2018, we kunnen verwachten dat het motto zal zijn:"Maak het podium vrij voor een gloednieuwe SI!"