Per quasi 150 anni, il peso ufficiale di un chilogrammo è stato determinato da un lucido cilindro di platino rinchiuso in un caveau francese.
Il chilogrammo, come il metro e il secondo, è una delle sette unità di misura fondamentali (noto anche come Sistema Internazionale di Unità o sistema metrico, in breve "SI"). Questi furono formalizzati per la prima volta nel Trattato del Metro del 1875 . A quei tempi, il modo migliore per accordarsi sul peso di un chilogrammo era forgiare un singolo pezzo di metallo e chiamarlo "Le Grand K". E per più di un secolo, tutte le scale scientifiche sono state calibrate su quell'unico punto di riferimento fisico (con copie conservate in una dozzina di paesi).
Ma anche gli oggetti solidi possono cambiare nel tempo. Quando Le Grand K è stato pesato negli anni '80, era un paio di microgrammi più leggero, il che significa che tutte le bilance scientifiche altamente accurate (non quella nel tuo bagno) dovevano essere ricalibrate. È quello che i nerd chiamano un vero rompicapo.
Fortunatamente, squadre di metrologi erano già sul caso (la metrologia è la scienza dei pesi e delle misure), alla ricerca di una costante universale che generasse un valore fisso per il chilogrammo che è vero ora e tra un milione di anni.
Avevano già trovato una soluzione fisica del genere per il secondo, che è stato ridefinito nel 1967 da 1/86.400 di giorno a qualcosa di molto più confuso, ma costante. Sono necessarie 9.192.631.770 oscillazioni di uno speciale raggio di microonde per eccitare gli atomi dell'isotopo cesio-133 a un livello di energia più elevato. Dal momento che quel numero non cambierà mai (a differenza della lunghezza esatta di un giorno), questo è il tuo nuovo secondo!
Stessa cosa per il contatore. Invece di essere definita come la lunghezza di un singolo palo metallico lungo un metro forgiato nel 1889, è stata ridefinita nel 1983 come la distanza percorsa dalla luce nel vuoto in 1/299.792.458 di secondo.
Non è stato fino al 2017 che gli scienziati che lavorano presso il National Institute of Standards and Technology (NIST) degli Stati Uniti e organismi simili in tutto il mondo hanno finalmente concordato una costante universale per il chilogrammo. Il risultato ha richiesto la risoluzione di uno dei problemi di fisica più spinosi del secolo scorso, trovando un valore numerico per la costante di Planck.
Senza diventare troppo tecnico ( puoi farlo qui ), il fisico Max Planck dimostrò nel 1900 che la materia rilascia energia in blocchi discreti chiamati "quanti". La sua equazione per misurare quei pacchetti di energia includeva una costante chiamata h , finora nota come costante di Planck. Grazie ad Einstein, sappiamo che energia e massa sono matematicamente correlate, quindi i fisici hanno capito che la costante di Planck (che è un'unità fissa di energia) potrebbe fornire la misurazione della massa più accurata al mondo.
Il calcolo del valore esatto della costante di Planck ha richiesto decenni e qualche seria innovazione tecnologica (in particolare un dispositivo intelligente chiamato Kibble Balance ), ma ora anche i bambini dell'asilo distratti sanno che la costante di Planck è 6.626070150 × 10 -34 kg⋅m 2 /s. Voglio dire, eh.
A metà novembre, alla riunione annuale dell'Ufficio internazionale dei pesi e delle misure (BIPM) a Versailles, in Francia, i rappresentanti di più di 60 paesi hanno votato per approvare una nuova ed eterna definizione del chilogrammo calcolato dalla costante di Planck. Niente più pezzi di metallo: la massa del chilogrammo è ora legata alla costante di Planck. Sono state inoltre annunciate nuove definizioni per le unità SI, l' ampere (corrente elettrica), il kelvin (temperatura) e la mole (numero di molecole o atomi in un elemento). Queste nuove definizioni sono entrate in vigore il 20 maggio 2019.
Il prototipo originale del chilogrammo di platino rimarrà in quella cripta francese sotterranea, mentre innumerevoli generazioni di scienziati fanno scoperte che cambiano la vita usando il chilogrammo 2.0.
Ora è fantastico
Jon Pratt, uno dei principali metrologi del NIST, si è fatto tatuare la costante di Planck per celebrare il traguardo del 2017.
