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Amanhã, a definição de quilograma vai mudar para sempre. Veja o que isso significa

Uma imagem em CGI do protótipo do quilograma (Greg L / Wikimedia Commons)

Finalmente, 130 anos depois de ter sido estabelecido, o quilograma como o conhecemos está prestes a se aposentar. Mas não é o fim: amanhã, 20 de maio de 2019, uma nova definição será posta em prática – uma que é muito mais precisa do que qualquer coisa que tivemos até agora.

Depois que foi votada por unanimidade na Conferência Geral sobre Pesos e Medidas em Versalhes no final do ano passado, a mudança agora está finalmente prestes a se tornar oficial. O  velho quilograma está morto, vida longa ao quilograma.

A maioria das pessoas não pensa em metrologia – a ciência da medição – enquanto vivemos o nosso dia. Mas é muito importante. Não é apenas o sistema pelo qual medimos o mundo; é também o sistema pelo qual os cientistas conduzem suas observações.

Precisa ser preciso, e precisa ser constante, de preferência baseado nas leis do nosso Universo como o conhecemos.

Mas das 7 unidades de base do Sistema Internacional de Unidades (SI), quatro não se baseiam atualmente nas constantes da física: o ampere (corrente), kelvin (temperatura), mole (quantidade de substância) e quilograma (massa).

“A ideia”, explicou o diretor emérito do Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM) Terry Quinn “é que, tendo todas as unidades baseadas nas constantes da física, elas são, por definição, estáveis ​​e inalteráveis ​​no futuro, e universalmente acessível em todos os lugares.”

Por exemplo, um metro é determinado pela distância que a luz percorre no vácuo em 1/299792458 de um segundo. Um segundo é determinado pelo tempo que leva para um átomo de césio oscilar 9,192,631,770 vezes.

Um quilograma é definido por… um quilograma.

Literalmente. É um peso de quilograma chamado Protótipo Internacional do Quilograma (IPK), feito em 1889 com 90% de platina e 10% de irídio, e mantido em um cofre especial na sede do BIPM.

De fato, o quilograma é a única unidade básica no SI ainda definida por um objeto físico.

Uma das cópias do IPK (NIST)

Existem cópias do IPK em várias localidades ao redor do mundo, que são usadas como padrões nacionais e ocasionalmente enviadas de volta à França para serem comparadas com o protótipo.

E é aí que as coisas ficam interessantes – a massa dessas cópias foi observada mudança daquela do IPK trancado no cofre. Não está claro se as cópias estavam perdendo massa ou se o IPK estava ganhando massa, mas nenhum cenário é ideal para a precisão científica, mesmo se estivermos lidando com meros microgramas.

Nos últimos anos, os metrologistas têm falado sobre a necessidade de um novo padrão. Agora, eles estão finalmente prontos para redefinir o quilograma com base na constante de Planck, a razão entre a energia e a frequência de um fóton, medida até seu valor mais preciso.

“Só agora é que podemos definir o quilograma em termos de uma constante da física – a constante de Planck, a velocidade da luz e a frequência de ressonância do átomo de césio”, explicou Quinn.

“Por que todos os três? Isto é porque as unidades da constante de Planck são kgm2s-1, então precisamos primeiro definir o metro (em termos da velocidade da luz) e o segundo (em termos do átomo de césio no átomo relógio).”

Assim, de acordo com a nova definição, a magnitude de um quilograma seria “determinada fixando o valor numérico da constante de Planck como sendo exatamente igual a 6,626 069 … × 10-34 quando expresso na unidade SI s – 1 m2 kg, que é igual a J s “.

Isso não fará nenhuma diferença perceptível na vida da maioria das pessoas – um quilo de maçãs antes da mudança ainda será um quilo de maçãs após a mudança – mas isso fará diferença para os metrologistas em particular, e cientistas em geral.

Porque, conforme observado, os padrões da unidade base podem depender de outras unidades básicas. A candela, o ampere e a toupeira serão redefinidos para maior precisão com base no quilograma. E, quanto aos cientistas …

“[A nova definição] melhorará consideravelmente a compreensão e a elegância do ensino de unidades”, disse Quinn. “Isso abrirá o caminho para melhorias ilimitadas na precisão das medições, melhorará muito a precisão e ampliará as possibilidades de fazer medições precisas em quantidades muito pequenas e muito grandes.”

Será o fim de uma era, verdadeiramente – e também o começo de uma nova.

Quanto ao próprio IPK, o pequeno pedaço de metal que tem sido tão importante por tantos anos continuará a ser mantido nas mesmas condições de sempre, sob dois potes em um cofre controlado.

Isso é em parte para honrar seu legado; mas os cientistas sempre serão cientistas. Também será estudado “nos próximos anos e décadas, podemos observar o quanto sua massa mudou”, disse Quinn.

Quinn também observou que, embora pareça complexo, o novo sistema pode ser facilmente compreendido por qualquer pessoa. Ele mesmo construiu um simples equilíbrio de Lego em seu porão, que pode medir diretamente contra a constante de Planck, dentro de 5%.

“Crianças em idade escolar”, disse ele, “poderão se divertir muito com isso”.

A nova definição de quilograma entrará em vigor no Dia Mundial da Metrologia: 20 de maio de 2019.

 

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