O quilo não pesa mais um quilo. Esta triste notícia foi anunciada durante um seminário no CERN na quinta-feira, 26 de outubro, pelo professor Klaus von Klitzing, que recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1985 pela descoberta do efeito Hall quantizado. “Estamos prestes a testemunhar uma mudança revolucionária na forma como o quilograma é definido, " ele declarou.

Juntamente com outras seis unidades - metro, segundo, ampere, Kelvin, toupeira, e candela - o quilograma, uma unidade de massa, faz parte do Sistema Internacional de Unidades (SI) que é usado como base para expressar todos os objetos mensuráveis ​​ou fenômenos da natureza em números. A definição atual desta unidade é baseada em um pequeno cilindro de platina e irídio, conhecido como "le grand K", cuja massa é exatamente um quilograma. O cilindro foi fabricado em 1889 e, desde então, foi mantido seguro sob três sinos de vidro em um cofre de alta segurança nos arredores de Paris. Há um problema:o quilograma padrão atual está perdendo peso. Cerca de 50 microgramas, na última verificação. O suficiente para ser diferente de suas cópias antes idênticas armazenadas em laboratórios ao redor do mundo.

Para resolver este problema de peso (y), os cientistas estão procurando uma nova definição para o quilograma.

Na Conferência Geral quadrienal sobre Pesos e Medidas em 2014, a comunidade científica de metrologia concordou formalmente em redefinir o quilograma em termos da constante de Planck (h), uma quantidade mecânica quântica que relaciona a energia de uma partícula à sua frequência, e, através da equação de Einstein E =mc2, à sua massa. A constante de Planck é um dos números fundamentais do nosso universo, uma quantidade fixada universalmente na natureza, como a velocidade da luz ou a carga elétrica de um próton.

A constante de Planck será atribuída a um valor fixo exato com base nas melhores medições obtidas em todo o mundo. O quilograma será redefinido por meio da relação entre a constante e a massa de Planck.

"Não há nada para se preocupar, "diz Klaus von Klitzing." O novo quilograma será definido de tal forma que (quase) nada mudará em nossa vida diária. Também não tornará o quilograma mais preciso, só vai torná-lo mais estável e mais universal. "

Contudo, o processo de redefinição não é tão simples. O Comitê Internacional de Pesos e Medidas, o órgão regulador responsável por garantir o acordo internacional sobre as medições, impôs requisitos estritos sobre o procedimento a seguir:três experimentos independentes medindo a constante de Planck devem concordar com o valor derivado do quilograma com incertezas abaixo de 50 partes por bilhão, e pelo menos um deve atingir uma incerteza abaixo de 20 partes por bilhão. Cinquenta partes por bilhão, neste caso, equivalem a aproximadamente 50 microgramas - mais ou menos o peso de um cílio.

Dois tipos de experimentos mostraram-se capazes de ligar a constante de Planck à massa com uma precisão extraordinária. Um método, liderado por uma equipe internacional conhecida como Projeto Avogadro, envolve a contagem dos átomos em uma esfera de silício-28 que pesa o mesmo que o quilograma de referência. O segundo método envolve uma espécie de escala conhecida como equilíbrio de watt (ou Kibble). Aqui, as forças eletromagnéticas são contrabalançadas por uma massa de teste calibrada de acordo com o quilograma de referência.

E é aí que a importante descoberta feita por Klaus von Klitzing em 1980, que lhe rendeu o Prêmio Nobel de Física, entra em jogo. A fim de obter medições extremamente precisas da corrente e da tensão que constituem as forças eletromagnéticas no equilíbrio de watt, os cientistas usam duas constantes universais elétricas quânticas diferentes. Uma delas é a constante de von Klitzing, que é conhecido com extrema precisão, e pode, por sua vez, ser definido em termos da constante de Planck e da carga do elétron. A constante de von Klitzing descreve como a resistência é quantizada em um fenômeno denominado "efeito Hall quântico", um fenômeno da mecânica quântica observado quando os elétrons são confinados em uma camada metálica extrafina sujeita a baixas temperaturas e fortes campos magnéticos.

"Esta é realmente uma grande revolução, "von Klitzing diz." Na verdade, foi apelidada de a maior revolução na metrologia desde a Revolução Francesa, quando o primeiro sistema global de unidades foi introduzido pela Academia Francesa de Ciências. "

O CERN está desempenhando sua parte nessa revolução. O Laboratório participou de um projeto de metrologia lançado pelo Swiss Metrology Office (METAS) para construir um equilíbrio de watt, que servirá para divulgar a definição do novo quilograma por meio de medições extremamente precisas da constante de Planck. O CERN forneceu um elemento crucial do equilíbrio de watt:o circuito magnético, que é necessário para gerar as forças eletromagnéticas equilibradas pela massa de teste. O ímã precisa ser extremamente estável durante a medição e fornecer um campo magnético muito homogêneo.