• Home
  • Química
  • Astronomia
  • Energia
  • Natureza
  • Biologia
  • Física
  • Eletrônicos
  •  science >> Ciência >  >> Física
    Adeus, Le Grand K:O quilograma a ser redefinido pela primeira vez em 130 anos
    p Crédito CC0:domínio público

    p Em uma cripta subterrânea em um subúrbio de Paris, encontra-se uma pequena, raramente visto cilindro de metal conhecido como Le Grand K. p Por 130 anos, este pedaço do tamanho de uma bola de golfe de 90% platina e 10% irídio serviu como o quilograma protótipo internacional. Isso significa que foi o único objeto físico pelo qual todos os outros quilogramas do planeta foram medidos.

    p Se contaminantes microscópicos no ar fizessem Le Grand K ficar um pouco mais pesado, o próprio quilograma ficou um pouco mais pesado. Se uma limpeza rigorosa ou um pequeno arranhão fez com que ficasse um pouco mais leve, o próprio quilograma também ficou mais leve. De fato, estima-se que ao longo de sua vida, Le Grand K perdeu 50 microgramas de massa.

    p Mas o longo reinado de Le Grand K está prestes a chegar ao fim.

    p A partir de segunda-feira, o quilograma não será redefinido por outro objeto, mas por uma propriedade fundamental da natureza conhecida como constante de Planck. Como a velocidade da luz, o valor da constante de Planck não pode flutuar - ela é construída com extrema precisão na própria estrutura do universo.

    p "Ao contrário de um objeto físico, uma constante fundamental não muda, "disse Stephan Schlamminger, um físico do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) em Gaithersburg, Md. "Agora, um quilograma terá a mesma massa se você estiver na Terra, em Marte ou na galáxia de Andrômeda. "

    p Pesquisadores que devotaram suas vidas à ciência da medição dizem que a nova definição do quilograma - e mudanças semelhantes na toupeira (que mede quantidades de partículas muito pequenas), o ampere (que mede a carga elétrica) e o Kelvin (que mede a temperatura) - representa uma virada profunda para a humanidade.

    p "A capacidade de medir com precisão crescente faz parte do avanço de nossa espécie, "disse Walter Copan, diretor do NIST.

    p A maioria de nós, pessoas normais, dificilmente notará a mudança. Uma galinha de 4 libras (1,81437 kg) no supermercado ou uma libra de grãos de café (0,453592 kg) na Starbucks permanecerá exatamente a mesma.

    p "Não queremos chocar o sistema, "Schlamminger disse.

    p A decisão de redefinir as quatro unidades básicas do Sistema Internacional de Unidades foi tomada em novembro na 26ª Conferência Geral sobre Pesos e Medidas em Versalhes, França. Delegados de 60 Estados membros se reuniram em um grande auditório para a votação histórica. Foi unânime. Seguiu-se uma ovação de pé e um brinde com champanhe.

    p "A reunião em si foi uma experiência elétrica, "disse Copan, que representou os EUA "Foi uma longa jornada para chegar a este ponto."

    p As origens do sistema métrico remontam à Revolução Francesa no final do século XVIII. No momento, cerca de 250, 000 unidades diferentes de medida estavam sendo usadas na França, tornando o comércio e o comércio um desafio. O novo sistema foi projetado para ser racional e universal, com unidades baseadas em propriedades da natureza em vez de decreto real ou caprichos de duques e magistrados locais.

    p “A ideia era que essas medidas fossem eternas e iguais para todos, em todos os lugares, "disse Ken Alder, historiador da ciência na Northwestern University em Evanston, Eu vou.

    p A unidade fundamental do sistema era o medidor, que deveria ser um décimo milionésimo da distância do Pólo Norte ao equador ao longo do meridiano de Paris. (Os cientistas da época cometeram um pequeno erro em suas medições, e o medidor é cerca de 2 milímetros mais longo do que deveria.)

    p Ao mesmo tempo, o quilograma foi definido como a massa de 1, 000 centímetros cúbicos de água a 4 graus Celsius.

    p Essas unidades foram adotadas pela República Francesa em 1795, embora na prática, as pessoas continuaram a usar suas próprias medições locais por décadas.

    p "Não é como se todos entrassem no movimento assim que o sistema métrico foi formalizado, "disse Barry Taylor, um cientista emérito do NIST. "Esse definitivamente não era o caso."

    p Países da Europa e América do Sul adotaram o sistema métrico ao longo do século XIX. Em 1875, delegados dos EUA e de 16 outros países assinaram o Tratado do Metro em Paris. Estabeleceu um sistema universal de unidades baseado no medidor, o quilo e o segundo que simplificaria o comércio entre as nações. (O segundo foi definido como 1/86, 400 do tempo médio que leva para a Terra completar uma única rotação em seu eixo.)

    p Embora o metro e o quilograma sejam baseados no tamanho da Terra, eles foram oficialmente definidos por artefatos de metal, incluindo Le Grand K, que foram fundidos em Londres em 1889 e mantidos em um cofre no porão do recém-criado Bureau Internacional de Pesos e Medidas em Sèvres, França. Os países membros receberam uma das 40 réplicas precisas.

    p O Tratado do Metro também estabeleceu a Conferência Geral sobre Pesos e Medidas (CGPM), um grupo internacional encarregado de estudar e votar as mudanças propostas nas unidades de medida para todos os Estados membros.

    p "A metrologia é uma ciência viva, "Schlamminger disse.

    p O CGPM aprovou mais três unidades básicas em 1954 - o ampere para corrente elétrica, o Kelvin para a temperatura termodinâmica e a candela para a intensidade luminosa.

    p Em 1967, ele redefiniu o segundo com base nas oscilações de um átomo de césio-133 - um pêndulo muito mais preciso e confiável do que a rotação ligeiramente vacilante da Terra.

    p Em 1983, o metro tornou-se a primeira unidade métrica ligada a uma propriedade fundamental do universo quando foi redefinido como a distância percorrida pela luz no vácuo em {99, 792, 458 de um segundo.

    p "Hoje podemos medir a distância da Terra a um satélite a 6 quilômetros de distância com a precisão requintada de 6 milímetros, "Schlamminger disse." Tente isso com uma régua. "

    p E ainda assim o quilograma permaneceu amarrado à massa de Le Grand K, um objeto tão precioso que era removido de seu cofre com trava trancada apenas uma vez a cada 40 anos para limpeza e calibração.

    p Os metrologistas ansiavam por atualizar a definição do quilograma desde o início de 1900, mas a capacidade de medir a constante de Planck com a precisão necessária se materializou apenas recentemente.

    p A constante de Planck é um número que relaciona a energia e a frequência da luz, mais ou menos como pi relaciona a circunferência e o diâmetro de um círculo. Os avanços tecnológicos que fixaram o valor da constante vieram aos trancos e barrancos.

    p Na década de 1970, cientistas do Laboratório de Física Nacional da Grã-Bretanha desenvolveram um novo tipo de escala que relaciona a massa à força eletromagnética. Foi nomeado o equilíbrio Kibble em homenagem ao seu inventor, Bryan Kibble, e embora ainda não fosse preciso o suficiente para redefinir o quilograma, sugeriu um caminho a seguir.

    p Em 2005, as medições feitas com a balança Kibble melhoraram o suficiente para que um grupo de pesquisadores conhecido entre os metrologistas como a Gangue dos Cinco escreveu um artigo intitulado, "Redefinição do quilograma:uma decisão que chegou na hora."

    p "Aquele jornal realmente começou toda esta odisséia, "Schlamminger disse.

    p Em 2013, especialistas concordaram que, para mudar a definição, institutos nacionais de metrologia precisariam medir a constante de Planck com uma precisão de 20 partes por bilhão, e mostrar que dois métodos diferentes de medição produziriam a mesma resposta.

    p "Um experimento pode ter um defeito oculto, mas se você tiver duas abordagens absolutamente diferentes e elas concordarem, então as chances de você estar completamente errado são muito baixas, "disse Ian Robinson, pesquisador do Laboratório Nacional de Física.

    p Os saldos de croquetes forneceram um valor. A outra medição envolveu uma esfera do tamanho de uma bola de softball de silício enriquecido puro. A estrutura da esfera de 1 quilograma, e os átomos dentro dele, permitiu aos cientistas medir com precisão a constante de Avogadro, que relaciona o número de átomos ou moléculas em uma substância à sua massa. Isso foi usado para determinar a constante de Planck com a ajuda de equações bem conhecidas.

    p "A esfera de silício serviu como uma verificação na abordagem do equilíbrio do Kibble, "Disse Taylor.

    p Uma filosofia semelhante de usar constantes fixas fundamenta as novas definições de toupeira, o Kelvin e o Ampère. Depois de segunda-feira, a toupeira será definida pelo valor da constante de Avogadro, o kelvin pelo valor da constante de Boltzmann (que relaciona a temperatura à energia), e o ampere pelo valor da carga elementar, a menor carga observável no universo.

    p "Todos têm acesso a essas constantes fundamentais, "Schlamminger disse." Eles não discriminam entre ricos e pobres. Tudo que você precisa é um pouco de física. "

    p Nem fazem distinção entre terráqueos e seres em outras partes do universo. Assim como a primeira iteração do sistema métrico simplificou a comunicação e o comércio entre as nações, as unidades recém-definidas podem um dia ajudar a humanidade a se comunicar com extraterrestres, cientistas disseram.

    p “Se fizermos contato com alienígenas, sobre o que vamos falar com eles? Física. Não há mais nada, "Schlamminger disse." Mas se você disser aos alienígenas que nossas unidades de medida são baseadas em um pedaço de metal, você será o motivo de chacota da galáxia. "

    p Os cientistas não sabem como as novas unidades afetarão futuras descobertas, mas é certamente possível que sim. Por exemplo, o segundo agora pode ser medido com tanta precisão que os pesquisadores podem detectar pequenas mudanças no campo gravitacional da Terra porque o tempo se move um pouco mais rápido quanto mais longe se afasta do centro de gravidade.

    p "Lord Kelvin, um dos líderes no campo da metrologia disse:'Medir é saber, '", Disse Copan." Como somos capazes de medir com precisão crescente, somos capazes de aprender mais sobre os fundamentos do nosso universo e os fundamentos da vida. "

    p Robinson disse que as novas definições permitirão aos cientistas abrir sua imaginação em torno das possibilidades de medição.

    p "De agora em diante, eles não precisam pensar sobre este pedaço de platina e irídio em Paris - eles só precisam pensar sobre a física, " ele disse. p © 2019 Los Angeles Times
    Distribuído pela Tribune Content Agency, LLC.

    © Ciência http://pt.scienceaq.com