La nature offre aux métrologues d'admirables petites masses, parfaitement stables et calibrés: les atomes et les particules. Pourquoi ne pas les utiliser pour définir un nouveau kilogramme? Celui-ci serait simplement la masse d'un nombre donné d'atomes d'une espèce donnée. Le seul problème, c'est qu'il faut réunir ce nombre donné d'atomes, une entreprise très délicate. Une première méthode, explorée par une équipe allemande, consiste à envoyer sous vide un jet d'atomes d'or dans un petit récipient, tout en mesurant en permanence le débit du jet. En quelques mois, une masse d'or comprenant un nombre déterminé d'atomes se sera accumulée dans le récipient. Aucun résultat n'a encore été publié. Autre solution: tailler une sphère parfaite dans un cristal de silicium. Le diamètre de la sphère permet de calculer son volume, puis le nombre d'atomes qu'elle contient, l'arrangement des atomes dans un cristal de silicium étant connu avec une grande précision. De nombreux groupes tentent de résoudre les importantes difficultés de cette méthode. Les meilleures sphères sont d'une précision géométrique stupéfiante – si elles avaient la taille de la Terre, la plus haute montagne aurait 1 m 20 de haut. Mais d'autres facteurs limitent la précision finale, qui n'a jamais dépassé quelques parts sur 10 millions. Il faudrait faire plus de dix fois mieux, et les chercheurs se situent déjà aux limites de ce qu'il est techniquement possible de réaliser aujourd'hui.