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
Fonte: http://aulascienze.scuola.zanichelli.it/come-te-lo-spiego/2017/10/11/come-cambiera-il-kilogrammo/
http://www.repubblica.it/scienze/2016/07/03/news/il_chilogrammo_andra_in_pensione_dopo_129_anni_arriva_una_nuova_definizione-143343893/
