Quanto costa un chilogrammo? Ecco un nuovo modo per misurarlo

Finora, la massa di un cilindro di metallo rinchiuso in Francia. Ora, essendo ridefinito sulla base di una costante fisica.

Una replica di Le Grand K al BIPM in Francia. Il pezzo di metallo cilindrico, lo standard per il chilogrammo dal 1889, è destinato a perdere questo status. (Foto Reuters)

Quanto costa un chilogrammo? Nel corso dei secoli è stato definito e ridefinito, con uno standard in vigore dal 1889. Chiamato Le Grand K, un cilindro di platino-iridio è rinchiuso in una giara presso l'International Bureau of Weights and Measures (BIPM) di Sèvres, vicino a Parigi. Per quasi 130 anni, la massa di questo cilindro è stata lo standard internazionale per il chilogrammo.

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Non più. Venerdì, i rappresentanti di 60 paesi hanno votato a Versailles, in Francia, per ridefinire il SI, o Sistema internazionale di unità. Il chilogrammo, l'unità SI per la massa, è una delle quattro unità fondamentali che si stanno ridefinendo, le altre sono l'ampere (corrente), il Kelvin (temperatura) e la mole (quantità di sostanza). La definizione del chilogrammo sarà ora basata su un concetto di fisica chiamato costante di Planck. Le modifiche entreranno in vigore il 20 maggio 2019. Perché ridefinire le unità fondamentali? Perché gli scienziati vogliono creare un sistema di misurazione basato interamente su proprietà fondamentali immutabili della natura. Le Grand K, il prototipo internazionale di chilogrammo, è l'ultimo oggetto fisico utilizzato per definire un'unità SI. È tutt'altro che immutabile: diventa polveroso ed è influenzato dall'atmosfera e, una volta pulito, è vulnerabile al cambiamento, per quanto minuscolo sia il cambiamento.

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La costante di Planck, d'altra parte, è proprio questo, una costante, anche se complessa: è una quantità che mette in relazione l'energia di una particella leggera con la sua frequenza. È descritto in un'unità che contiene il chilogrammo. Ci sono sette unità fondamentali. Ogni altra unità di misura può essere derivata da una o più di queste sette unità: l'unità per la velocità, ad esempio, i fattori nelle unità per la distanza e il tempo. Mentre quattro delle unità fondamentali, compreso il chilogrammo, vengono ridefinite, le altre tre sono già basate su proprietà immutabili della natura. Questi sono il secondo (tempo), il metro (distanza) e la candela (intensità luminosa, una misura della luminosità della luce).

Standard di misurazione

L'umanità ha abbracciato la scienza della misurazione millenni fa, con varie civiltà che hanno derivato le proprie unità. La misurazione indiana del tempo, ad esempio, è ampiamente riconosciuta come la più antica del mondo. Fu solo nel 1875, con la creazione del BIPM, che la misurazione iniziò a essere standardizzata a livello internazionale. Un trattato chiamato Meter Convention è stato firmato tra 60 paesi, portando a standard internazionali. Il BIPM riferisce alla Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure (CGPM), alla quale

L'India è diventata firmataria nel 1957. Il sistema SI è stato adottato nel 1960. Le definizioni originali per le unità di base erano semplici. Fino al 1875 il metro era definito come 1/10 di milione della distanza tra il Polo Nord e l'Equatore. La Convenzione sul metro adottò un manufatto standard (poi scartato): un lingotto di platino conservato a Parigi, il

metro prototipo internazionale. Dal metro deriva il centimetro, dal centimetro, a sua volta, deriva il litro. Prima di Le Grand K, il chilogrammo era definito come la massa di un litro d'acqua al punto di congelamento.

Il secondo era inizialmente basato sulla lunghezza di un giorno di 24 ore; nel 1956, lo standard è stato fissato a una frazione dell'anno solare.

Fu solo a metà del XX secolo che iniziarono ad essere adottate le definizioni più complesse.

Le nuove definizioni

Dal 1967, il secondo è stato definito come il tempo necessario affinché una certa quantità di energia venga rilasciata come radiazione dagli atomi di Cesio-133. Questo divenne la base di tutte le misure del tempo e viene utilizzato negli orologi atomici.

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Definito il secondo, il metro è andato a posto. Questo si basava su un'altra costante universale: la velocità della luce. Oggi il metro è definito come la distanza percorsa dalla luce nel vuoto in 1/299.792.458 di secondo (che è già definita). Il chilogrammo viene dopo. La costante di Planck, su cui si basa, viene solitamente misurata in joule secondi, ma può anche essere espressa come chilogrammo metri quadrati al secondo, spiega il fisico Kevin Pimbblet in un articolo su The Conversation. Sappiamo cos'è un secondo e un metro dalle altre definizioni. Quindi, aggiungendo queste misurazioni, insieme a una conoscenza esatta della costante di Planck, possiamo ottenere una nuova definizione molto precisa del chilogrammo, scrive Pimbblet.

Tutto questo ridefinire aiuta davvero la scienza? In effetti, la nuova definizione del secondo ha contribuito a facilitare la comunicazione in tutto il mondo tramite tecnologie come il GPS e Internet. Allo stesso modo, osserva un rapporto di Reuters, … gli esperti affermano che la variazione del chilogrammo sarà migliore per la tecnologia, la vendita al dettaglio e la salute, anche se probabilmente non cambierà molto il prezzo del pesce.

(Questo rapporto, originariamente caricato venerdì, è stato aggiornato dopo la votazione)

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