La unidad base de masa del SI, aquí definida mediante constantes cuánticas en lugar de un artefacto físico.El kilogramo es la unidad base de masa del SI, y desde mayo de 2019 se define fijando el valor numérico de la constante de Planck, una constante fundamental de la mecánica cuántica. Esto reemplazó la definición anterior basada en un artefacto físico, el Prototipo Internacional del Kilogramo (un cilindro de platino-iridio), que había sido el estándar desde 1889. La nueva definición vincula el kilogramo a las leyes inmutables de la física en lugar de a un objeto único que pudiera dañarse, perderse o ganar masa lentamente por contaminación superficial.
El kilogramo se definió originalmente en 1795 como la masa de un litro de agua, pero en 1889 fue reemplazado por el Prototipo Internacional del Kilogramo. El cambio a una definición basada en la cuántica se aprobó en 2018 y entró en vigor el 20 de mayo de 2019, Día Mundial de la Metrología.
La definición utiliza la relación entre masa y energía mediante E=mc² y la constante de Planck h, que relaciona la energía de un fotón con su frecuencia. En la práctica, el kilogramo se realiza mediante la balanza de Kibble, un instrumento que mide la masa comparando la fuerza de gravedad sobre una masa de prueba con una fuerza electromagnética. La fuerza electromagnética se determina mediante estándares eléctricos cuánticos (el efecto Josephson y el efecto Hall cuántico), que a su vez se definen por la constante de Planck y la carga elemental.
La nueva definición permite mediciones precisas de masa en cualquier lugar del mundo sin necesidad de comparar con un único artefacto físico, mejorando la precisión en la ciencia y la industria, desde la fabricación farmacéutica hasta experimentos de física fundamental.
El antiguo Prototipo Internacional del Kilogramo todavía se guarda en una bóveda en Francia, pero ahora es solo un objeto histórico, ya no es la definición oficial de la unidad.