Se você estiver familiarizado com os conceitos básicos de conversão de métricas, você sabe que 2,2 libras equivalem a 1 quilo. Mas quanto pesa um quilograma, exatamente? Como definir um conceito abstrato como unidade de medida? Desde 1875, o peso exato de um quilograma foi definido pelo Protótipo Internacional do Quilograma, um cilindro feito de uma liga de 90 por cento de platina, 10 por cento de irídio, e fica trancado em um cofre ambientalmente regulamentado fora de Paris. A cada 40 anos, é removido e comparado a meia dúzia de cópias em todo o mundo, que, por sua vez, são usados ​​como modelos para pesos de réplica em todo o mundo.

Esse sistema estava OK no final do século XIX. Mas hoje, com medições superprecisas necessárias para a produção farmacêutica, química, astrofísica e outros empreendimentos, ele não funciona mais tão bem. Adicione a isso outro problema - depois de quase um século e meio, ele ganhou peso, muito provavelmente graças a contaminantes que gradualmente se acumularam em sua superfície.

É por isso que o Comitê Internacional de Pesos e Medidas, o corpo diretivo que controla o que significa pesar um quilo, está interessado em mudar de um padrão físico para um baseado em algum padrão fundamental da natureza - algo que os cientistas podem replicar em laboratórios em todo o planeta.

Pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) do governo dos EUA dizem que fizeram uma descoberta que pode resolver o problema. Usando uma nova máquina chamada NIST-4, eles determinaram um valor mais preciso para a constante de Planck, um número realmente minúsculo (e uma quantidade física fundamental) usado na física quântica para calcular a quantidade de energia transmitida por um único fóton.

A constante de Planck também pode ser usada para definir o quilograma, porque também é uma constante fundamental - algo que não muda em nosso universo - e os cientistas podem conduzir experimentos para determinar o que é. “Podemos consertar a unidade e pedir à natureza, 'Qual é o valor numérico da constante fundamental usando essas unidades?' ", Disse o físico do NIST Stephan Schlamminger em um e-mail." Ou então, podemos fixar o valor numérico e usar o experimento para determinar o tamanho da unidade. "

Para calcular a constante de Planck com mais precisão, Os pesquisadores do NIST empregaram um dispositivo chamado balança Kibble, batizado em homenagem ao físico britânico que inventou a técnica. O dispositivo "compara a energia elétrica com a mecânica, "disse Schlamminger." A energia é medida em unidades de watt. A potência mecânica é dada por força vezes velocidade. Na balança, a força é o peso de um padrão de massa. A energia elétrica pode ser medida como um produto de duas frequências e a constante de Planck. Isso tem a ver com dois efeitos da mecânica quântica que estão sendo usados ​​para medir a tensão e a resistência. Portanto, a unidade de massa pode ser ligada à constante de Planck. "

Aqui está um vídeo em que a física do NIST Darine Haddad usa uma xícara de café e cubos de açúcar para explicar o significado da constante de Planck:

Em 2016, Os cientistas do NIST publicaram uma medição da constante de Planck com uma incerteza de apenas 34 partes por bilhão, qual é, Nós vamos, muito preciso. Mas eles continuaram experimentando, e agora que eles têm vários anos de dados para trabalhar, eles aprimoraram o pequeno número ainda mais. A nova medição NIST define a constante de Planck em 6,626069934 x 10−34 kg ∙ m2 / s, com uma incerteza de apenas 13 partes por bilhão.

Os pesquisadores do NIST são uma das várias equipes científicas em países que vão do Canadá à Coréia do Sul que estão competindo para chegar ao valor mais preciso para a constante de Planck. Alguns também estão realizando experimentos com a balança Kibble, enquanto outros estão usando o método de densidade de cristal de raios-X, em que eles inferem o número de átomos de silício em uma esfera de silício extremamente redonda, Schlamminger disse.

O físico do NIST observou que pode ser possível reduzir o grau de incerteza em sua medição da constante de Planck ainda mais do que o valor publicado, para 11 partes por bilhão. Mas eles esperam que o número publicado seja suficiente para redefinir o quilograma, ele disse.

Max Planck, o físico alemão ganhador do Nobel que idealizou a constante de Planck em 1900, Erwin teve um filho que estava envolvido na tentativa malsucedida de assassinar Adolf Hitler em 1944. Erwin foi executado em 1945, apesar de uma carta que seu pai escreveu ao ditador nazista para implorar por sua vida.