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sabato 21 ottobre 2017

La fisica moderna cambierà il Sistema Internazionale delle Unità di Misura



Anche il mondo della fisica invecchia. Dopo 129 anni, quindi, il chilogrammo andrà in pensione o meglio, si vestirà di una nuova definizione.
Fra la fine del 2018 e la fine del 2019 il mondo vivrà probabilmente una rivoluzione silenziosa che forse, nessuno se ne accorgerà. Il chilogrammo non sarà più lo stesso e con lui si preparano a rinnovarsi anche altre misure fondamentali.

A deciderlo è stato l’Istituto Internazionale di Pesi e Misure, riunito a Parigi per avviare la ridefinizione delle misure attuali, che sarà sulla base di costanti della fisica, anziché di definizioni astratte. E’ prevista per novembre 2018 mentre per le nuove definizioni si dovrà attendere fino al maggio 2019.
Alla riunione ha partecipato anche il direttore scientifico Maria Luisa Rastello, dell’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (Inrim).

Che cosa vuol dire “un kilogrammo”?
C’è un solo oggetto nell’universo che pesa esattamente 1 kg. Si tratta del kilogrammo campione, o PIK (prototipo internazionale del kilogrammo, in francese prototype international du kilogramme - o il Grand K), conservato nel padiglione di Bréteuil a Saint-Cloud vicino Sèvres, alla periferia di Parigi.
Il prototipo è un cilindro a sezione quadrata alto 3,917 cm, costituito al 90% da platino e al 10% da iridio, conservato in una campana di vetro contenuta all’interno di una seconda campana, a sua volta protetta da una terza campana. Il grande K esce dalla sua camera a atmosfera controllata soltanto una volta ogni 50 anni, quando viene confrontato con delle copie di altissima precisione destinate ai laboratori metrologici di tutto il mondo.
La massa campione di 1 kg, attualmente conservato presso il National Institute of Standards and Technology, negli USA. 

Il chilogrammo, l'unità fondamentale di misura della massa nel SI, è definito come "la massa del prototipo internazionale del chilogrammo". Attenzione, massa e peso non sono la stessa cosa. Anche sulla Stazione Spaziale Internazionale, in apparente assenza di peso, la massa si misura in kilogrammi. Non con una bilancia ordinaria, ma con una bilancia inerziale.
La parola kilogrammo, indicata come l’unità di misura della massa, fa in modo che tutti intendano la stessa cosa quando dicono: 1 kilogrammo. Ma fra un paio d’anni tutti, anche quelli che non ne hanno un’idea, diranno qualcosa di molto diverso quando diranno: “1 kg, per favore”.
Lo scopo è rimpiazzare gli attuali sistemi che definiscono le quattro unità con costanti fisiche universali e riproducibili da tutti, così da rendere la misurazione precisa accessibile ai laboratori di tutto il mondo, con ricadute non solo per la ricerca, ma anche per l'industria.
È importante perché alcune definizioni, in particolare quella del chilogrammo, sono basate su artefatti materiali, anziché su costanti fisiche, e questi non sono affidabili su scale di tempo molto lunghe, ha commentato Giovanni Mana, ricercatore dell’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica che ha contribuito alla ridefinizione del chilogrammo.

Misure universali

Gli scienziati hanno compiuto un passo fondamentale verso una nuova e migliore definizione del chilogrammo, grazie alla misura di una grandezza fisica fondamentale, la costante di Planck, indicata dai fisici con h, che mette in relazione la frequenza di un fotone – la particella di cui è costituita la luce – con la sua energia e che svolge un ruolo fondamentale in tutta la teoria della meccanica quantistica. Sarà la più grande ridefinizione del sistema internazionale delle unità di misura da sempre, sin dalla sua fondazione.
La miglior misura della costante di Planck attualmente disponibile è stata ottenuta dal National Research Council del Canada, con un'incertezza di 19 parti per miliardo. Inoltre, lo statunitense National Institute of Standards and Technology (NIST) ha da poco realizzato una misura della costante di Planck compatibile con quella canadese, con una incertezza di 34 parti per miliardo, e si propone di fare ancora meglio.
Si preparano a rinnovarsi anche altre misure fondamentali
Oltre al cilindro conservato a Parigi, andrà in soffitta anche l'esperimento immaginario che definiva l'ampere misurando la corrente elettrica in due conduttori di lunghezza infinita. Sarà sostituito da misure basate sulla carica di un elettrone. Una sfera di puro silicio sarà invece alla base della ridefinizione di mole, finora basata sul numero degli atomi presenti in 12 grammi di carbonio 12. Infine il kelvin, che si riferisce alla temperatura e alla pressione in cui coesistono acqua liquida, ghiaccio e vapore, sarà riformulato in base alla costante di Boltzmann, che fissa un legame tra energia e temperatura.
Atenzione: Per chi vuole dimagrire, non pensare che dopo il cambiamento la bilancia sarà una amica più carina e che alla mattina si potrà barare con la bilancia e sentirsi più magri. Anche per chi solleva pesi in palestra nella pratica non cambierà niente.                                    Il nuovo paradigma della Fisica/Matematica  - Capitolo XVIII

http://www.repubblica.it/scienze/2016/07/03/news/il_chilogrammo_andra_in_pensione_dopo_129_anni_arriva_una_nuova_definizione-143343893/

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