La definizione del kilogrammo, unità di misura di base della massa nel Sistema Internazionale (SI), è la seguente:
Il chilogrammo, o kilogrammo, il cui simbolo è kg, è l’unità di misura di base della massa.
È definito a partire dal valore numerico fisso della costante di Planck (h), pari a 6,626 070 15 ×10−34 quando espressa nell’unità J s, che corrisponde a kg m2 s−1, dove il metro e il secondo sono definiti a partire da c e ΔνCs.
Il kilogrammo, in passato definito e realizzato mediante il Prototipo Internazionale, è oggi connesso alla costante di Planck. In questo modo è possibile estendere la scala di massa con accuratezze non raggiungibili con il Prototipo Internazionale. La realizzazione dell’unità di massa richiede due esperimenti primari complementari.
Il primo esperimento, la bilancia elettrodinamica di Kibble, consente di misurare, attraverso il confronto virtuale di potenze elettriche e meccaniche, il rapporto tra una massa di riferimento e la costante di Planck.
Il secondo esperimento utilizza il conteggio degli atomi in un volume macroscopico di forma sferica e la conoscenza della massa di un atomo.
In seguito alla ridefinizione del kilogrammo, entrata in vigore il 20 maggio 2019 insieme a quella delle altre unità SI, ogni esperimento in grado di mettere in relazione una massa di prova con la costante di Planck potrà essere considerato un metodo primario (al livello di incertezza raggiungibile dall’esperimento) per la realizzazione dell’unità di massa.
Per ovvi motivi pratici è stato deciso che inizialmente la disseminazione del kilogrammo sia coordinata a livello internazionale sulla base del cosiddetto "consensus value". Attualmente, in accordo a questa decisione, la disseminazione avviene con i prototipi nazionali di platino-iridio, costituiti da copie del Prototipo Internazionale. Per l'Italia il prototipo nazionale è la copia numero 62 del Prototipo Internazionale del kilogrammo.
All’INRIM è oggi in corso un'attività di ricerca per realizzare l’unità attraverso la costante di Planck. Tale attività consiste nell'ideazione e nella messa a punto di una bilancia elettrostatica adatta a misurare masse da un milligrammo a un grammo per confronto con misure di capacità elettrica e di tensione.
