O quilo morreu! Viva o quilo!

Por 130 anos, um cilindro feito de uma liga de platina e irídio e armazenado em Saint Cloud, Paris, tem sido a referência para a definição oficial de um quilograma, a unidade básica de massa aceita internacionalmente. Isso mudou para sempre em 20 de maio de 2019, quando coincidindo com o Dia Internacional de Metrologia, pela primeira vez todas as unidades básicas de medição se tornaram oficialmente definidas em termos de propriedades atômicas e constantes da física fundamental, em vez de serem por objetos específicos criados pelo homem.
Por que não usar um objeto como referência?
Os outros objetos em que os padrões físicos foram baseados, como o medidor padrão, já foram substituídos há vários anos, no entanto, o quilograma acabou por ser uma unidade muito mais difícil de definir em termos absolutos, razão pela qual físicos e engenheiros sempre foram frustrados pela inevitável imprecisão de uma unidade baseada em um objeto físico.
Apesar das precauções tomadas, sempre que o quilo padrão mantido em Paris é manipulado, para compará -lo com outras unidades, que podem então ser usadas para calibrar outros instrumentos em outras partes do mundo, era impossível impedir que sua massa mudasse um pouco . De fato, durante sua vida útil, estima-se que esse quilograma padrão tenha perdido aproximadamente 50 microgramas.
Em nossa vida diária esta perda é irrelevante, mas para "fazer ciência", com a precisão que é necessária, isso é inaceitável.
O novo quilo

Balança de Kibble

Agora, em vez de definido por uma peça específica de metal, um quilo é definido pelo valor numérico de uma constante fundamental conhecida como constante de Planck . Esta constante relaciona a energia de um fóton - uma partícula de luz - com sua frequência. E como a energia e a massa estão intimamente relacionadas, de acordo com a famosa equação E = mc² de Einstein, os cientistas pensaram que a constante de Planck poderia ser usada para definir um quilo.
Mas eles tiveram que esperar pela 26.ª Conferência Geral de Pesos e Medidas, realizada em novembro de 2018, para anunciar que, graças às balanças de Kibble (imagem), tinham conseguido obter medições suficientemente precisas.
Parece estranho, mas o quilograma é definido de acordo com o metro e o segundo (6.62607015 * 10^-34 Kg * m² * s), que, por sua vez, são definidos de acordo com constantes físicas. E, portanto, o quilo se torna completamente definido também em termos de constantes físicas que nunca mudarão.
E essa mudança entrou em vigor em 20 de maio de 2019. Agora podemos agora dizer que um quilograma é a massa de 1.4755214 × 10⁴⁰ fótons emitidos pelos átomos de césio usados ​​em relógios atômicos.
Webgrafia
https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/kilo-ha-muerto-larga-vida-kilo_14270/2

https://www.microsiervos.com/archivo/ciencia/nueva-definicion-kilo.html

https://blogdopg.blogspot.com/2014/04/como-algo-deixou-de-ser-grave.html
https://blogdopg.blogspot.com/2014/04/o-grande-k.html

A esfera de silício

(continuação de "O Grande K", postado em 25/04/2014)

A essa altura, os países que não adotaram o sistema métrico... Sim, estou falando de vocês: Libéria, Burma e EUA. Vocês devem estar se gabando, já que a sua unidade de medida de massa, a libra avoirdupois, não é definida por nenhum objeto físico. Ao invés disso, ela é definida em precisos 0,45359237 quilogramas. Ora, danem-se, vocês.
Então é evidente que algo precisa ser feito para eliminar a dependência do quilograma de um objeto físico. É aí que a esfera de silício entra. Mas, como isso pode ajudar?
Você aqui tem um objeto físico. Ela é bonita e tal, mas ainda é um objeto físico e é justo o que você quer evitar.

O objeto mais redondo do mundo

O Grande K

(continuação de "Como algo deixou de ser Grave", postado em 18/04/14)

O Grande K é o único objeto em todo o universo com a massa exata de 1 kg. Bem, ele é o Quilograma. A única unidade do SI, o Système international d'unités, que ainda é determinada por um objeto físico. Está dentro de três redomas de vidro, ao lado de outras seis cópias em um cofre com a temperatura controlada, trancado a chaves de controle interno, no subsolo do Bureau Internacional de Pesos e Medidas, nos arredores de Paris.

Se você pudesse entrar no cofre e contaminasse o Grande K, você estaria alterando a definição do quilograma. Um padrão pelo qual muitas de nossas medidas se baseiam. Assim você lançaria o mundo no caos!?
Bem, na verdade, não. Mas, como alguém poderia averiguar se a massa do Grande K mudou?
Quando foi criado, outras 40 cópias também foram feitas. Elas não são idênticas. Suas massas são ligeiramente diferentes da massa do Grande K. mas tais diferenças foram anotadas. E essas réplicas foram enviadas a vários países para que fossem seus padrões.
Em 1948, os cilindros foram reunidos para uma nova pesagem. E foi aí que o problema começou pois, mesmo com todos os cilindros sendo compostos pelo mesmo material, e armazenados sob as mesmas condições, suas massas divergiram entre si com o passar do tempo. A massa do Grande K não era sequer igual às massas daquelas cópias com as quais ele havia sido guardado.
Como se isso não bastasse, quando foram reunidas de novo, 40 anos depois, suas massas divergiam entre si  em 54 microgramas.
Isso é quase o peso de uma impressão digital! Mas as impressões digitais não são as responsáveis por isso, já que os cilindros são lavados para a pesagem. Então, algum processo físico deve ter alterado suas massas, mas como isso aconteceu ainda é motivo de especulação.
Uma coisa é certa: a massa de um cilindro de platina e irídio não se conserva através do tempo. E isso é um grande problema. Não se pode basear-se em uma unidade de referência que muda o seu valor a toda hora. E as consequências disso não estão limitadas às unidades de massa. Das 7 unidades básicas do SI, 4 delas dependem do quilograma. Isso afora as derivações como newtons, joules, volts e watts.

(continua em 02/05/14)

Como algo deixou de ser Grave

Grave, uma palavra francesa, é o nome original da unidade básica de massa no sistema métrico de medidas, o Système international d'unités ou SI
Em 1793, uma comissão - que incluía o notável cientista e aristocrata Antoine Lavoisier - definiu a unidade básica de massa como sendo o peso de um decímetro cúbico de água à temperatura de fusão do gelo. Na verdade, um litro de gelo derretido.
O nome Grave vem de Gravitas, peso em Latim. Mas isso não acaba aí. Grave soou bastante parecido com o título alemão Graf, que é equivalente a Conde.

Com a Revolução Francesa e o ideal de igualdade para todos não era admissível a existência de uma "unidade de nobreza". Foi então que Lavoisier perdeu a cabeça. Literalmente (imagem ao lado). Não porque ajudou a criar um dos melhores sistemas de medidas de todos os tempos, mas porque era nobre e cobrava impostos.
Então, as coisas estavam bem graves. De qualquer forma, o novo governo republicano considerou o Grave demasiado grande para o que eles queriam medir. E determinaram a criação do grama, valendo um milésimo do Grave.
Mas, ao perceberem que o grama era pequeno demais, retornaram para o Grave. Mas, como não podiam chamá-lo assim, inventaram o quilograma, isto é, mil gramas. É por causa disso que, dentre todas as unidades básicas do SI, o quilograma é o único a possuir um prefixo em seu nome.
Em 1979, o quilograma foi redefinido como a massa de 1 litro de água a 4 graus Celsius, que é quando ela se encontra mais densa. Mas a água não é a coisa mais adequada para se ter como padrão de medidas.
Foi aí que um cilindro de pura platina foi criado com a mesma massa do "padrão água". Ele foi batizado de "O Quilograma dos Arquivos". Vale frisar que, a partir deste ponto, o quilograma não estava mais atrelado à massa de um certo volume de água.
Noventa anos depois, em 1889, o quilograma foi atualizado para um cilindro de platina e irídio. Este é bem mais resistente do que o cilindro original, mas, por outro lado, é quase a mesma coisa.
Desde então, esta tem sido a definição de quilograma. É oficialmente chamada de "Protótipo Internacional do Quilograma", Le Grand K ou o Grande K.

(continua em 25/04/2014)

O objeto mais redondo do mundo

É esta esfera (vídeo) fabricada com um cristal de silício.
A matéria-prima usada para construí-la, o isótopo 28 de silício, custou 1 milhão de euros.
Quase perfeitamente redonda, você só poderá manuseá-la através de luvas para não acrescentar nela suas impressões digitais. Só o contato direto com a mão já modifica o exato peso de um quilograma que tem a esfera.
Se magicamente a expandíssemos ao tamanho da Terra, a "montanha" mais alta e o "vale" mais profundo difeririam em suas alturas por apenas 40 milímetros.
Sendo composta por um isótopo específico de silício, medições atômicas ainda mais precisas serão possíveis. Portanto, o próximo passo será o de o de calcular, redefinindo a constante de Avogadro, a massa dos átomos de silício da esfera (2,15x10^25 átomos) para eliminar a dependência do quilograma a um objeto físico.
A história dessa esfera é explicada em um vídeo do Veritasium, que vale a pena ver, porque é também uma magnífica viagem pela história do quilograma.