L'unité de base de la masse dans le Système international, définie ici par des constantes quantiques plutôt que par un artefact physique.Le kilogramme est l'unité de base de la masse dans le Système international, et depuis mai 2019, il est défini en fixant la valeur numérique de la constante de Planck, une constante fondamentale de la mécanique quantique. Cette définition a remplacé l'ancienne, fondée sur un artefact physique, le Prototype international du kilogramme (un cylindre en platine-iridium), qui servait de référence depuis 1889. La nouvelle définition rattache le kilogramme aux lois immuables de la physique plutôt qu'à un objet unique qui pourrait être endommagé, perdu, ou dont la masse pourrait lentement augmenter par contamination de surface.
Le kilogramme a été défini à l'origine en 1795 comme la masse d'un litre d'eau, mais en 1889, il a été remplacé par le Prototype international du kilogramme. Le passage à une définition fondée sur la mécanique quantique a été approuvé en 2018 et est entré en vigueur le 20 mai 2019, à l'occasion de la Journée mondiale de la métrologie.
La définition utilise la relation entre la masse et l'énergie via E=mc² et la constante de Planck h, qui relie l'énergie d'un photon à sa fréquence. En pratique, le kilogramme est réalisé à l'aide de la balance de Kibble, un instrument qui mesure la masse en comparant la force de gravité exercée sur une masse d'essai à une force électromagnétique. Cette force électromagnétique est déterminée par des étalons électriques quantiques (l'effet Josephson et l'effet Hall quantique), qui sont eux-mêmes définis par la constante de Planck et la charge élémentaire.
La nouvelle définition permet des mesures de masse précises partout dans le monde sans avoir à comparer avec un artefact physique unique, améliorant la précision dans la science et l'industrie, de la fabrication pharmaceutique aux expériences de physique fondamentale.
L'ancien Prototype international du kilogramme est toujours conservé dans un coffre-fort en France, mais il n'est plus désormais qu'un objet historique, n'étant plus la définition officielle de l'unité.