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    Constantes de universos agora conhecidas com certeza suficiente para redefinir o Sistema Internacional de Unidades

    Por meio de suas medições da constante de Planck, uma quantidade no cerne da física quântica, a balança NIST-4 watt está contribuindo para um esforço para definir todas as unidades de medida básicas em termos de constantes fundamentais da natureza. Crédito:Curt Suplee / NIST

    Constantes fundamentais são quantidades físicas universais por natureza. Por exemplo, a velocidade da luz no vácuo e a carga de um único elétron são as mesmas em todo o universo. É por isso que os cientistas gostariam de usar quantidades invariantes da natureza para definir as sete unidades de medida de base do Sistema Internacional de Unidades (SI), ou o sistema métrico moderno, em vez de depender de medições de artefatos físicos.

    De acordo com uma recente avaliação e atualização dos valores das constantes fundamentais por pesquisadores do National Institute of Standards and Technology (NIST), as incertezas nas medições das constantes foram reduzidas a níveis tão baixos que todas as unidades do SI agora podem ser conectadas a elas.

    Este novo e redefinido SI beneficiará a ciência, tecnologia, indústria e comércio, ajudando a garantir a estabilidade a longo prazo dessas unidades básicas e de todo o sistema de medição internacional.

    A última atualização dos valores das constantes fundamentais foi de autoria de Peter Mohr do NIST, David Newell e Barry Taylor, que lideram o Grupo de Trabalho Internacional sobre Constantes Fundamentais do Comitê de Dados para Ciência e Tecnologia (CODATA). Este grupo de tarefas atualiza os valores a cada quatro anos. As novas quantidades representam o mais recente ajuste abrangente de valores das constantes. No verão de 2017, o grupo de tarefa realizará uma atualização especial para produzir os valores finais para quatro constantes fundamentais a serem adotadas no outono de 2018 por um organismo internacional conhecido como Conferência Geral de Pesos e Medidas (Conferência Geral de Pesos e Medidas, ou CGPM).

    As sete unidades básicas do SI são o medidor, quilograma, segundo, ampere (uma medida de corrente elétrica), Kelvin (uma medida de temperatura), mole (uma medida da quantidade de uma substância) e candela (uma medida de intensidade luminosa). O objetivo do novo SI é definir todas essas unidades completamente em termos de constantes fundamentais com valores exatos. Algumas constantes, como a velocidade da luz, são atualmente definidos desta forma, como quantidades exatas.

    Exemplos de constantes fundamentais variam desde a magnitude da carga elementar de um único elétron ou próton até o número extraordinário de partículas em um mol de uma substância, descrito pela constante de Avogadro. Outro exemplo é a constante de Planck, uma quantidade no centro da física quântica que será usada para redefinir o quilograma como uma propriedade invariável da natureza, em vez de um cilindro padrão de platina-irídio.

    A avaliação e atualização reduzem as incertezas nas constantes de Planck e Avogadro em quase quatro vezes em comparação com a avaliação anterior, para apenas 12 partes por bilhão. Essas incertezas diminuíram ao reconciliar as medições em diferentes dispositivos de "equilíbrio de watt" em todo o mundo e novas medições de raios-X altamente precisas de uma esfera de silício do tamanho de uma bola de softball que é um cristal quase perfeito e é feito quase inteiramente do mesmo isótopo de silício (99,9995 por cento de silício-28). A atualização reduz a incerteza relativa em quase duas vezes, a 0,6 partes por milhão, para a constante de Boltzmann, que pode ser usado para determinar a quantidade de energia em um gás a uma determinada temperatura.

    "As incertezas reduzidas nessas quatro constantes físicas fundamentais são muito significativas, "disse o químico Donald Burgess do NIST, co-editor do Journal of Physical and Chemical Reference Data ( JPCRD ) “Essas incertezas agora ultrapequenas nas constantes permitirão à CGPM revisar o Sistema Internacional de Unidades de modo que as sete unidades básicas sejam definidas exatamente em termos de constantes fundamentais. muitas equações que descrevem as leis da natureza - como a relação entre energia e temperatura expressa através da constante de Boltzmann - agora serão exatas e não dependerão de unidades de medida que têm incertezas inerentes devido à maneira como são definidas atualmente. "

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