Finalmente, 130 anos depois de ter sido estabelecido, o quilograma como o conhecemos está prestes a se aposentar. Mas não é o fim: hoje, 20 de maio de 2019, uma nova definição foi 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 finalmente se tornou oficial. O velho quilograma está morto, vida longa ao quilograma.
Mas o que, exatamente, isso significa?
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.
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”. [SCIENCE ALERT]