Quanto custa um quilograma? 1, 000 gramas. 2,20462 libras. Ou 0,0685 lesmas com base no antigo sistema gravitacional Imperial. Mas de onde vem esse valor e como todos podem ter certeza de que estão usando a mesma medição?

Desde 1889, países que são membros da Conferência Geral de Pesos e Medidas concordaram em usar um bloco padrão de metal - mantido perto de Paris - para definir o quilograma. Mas embora o bloco moderno seja armazenado em um ambiente altamente controlado, seu peso pode mudar em pequenas quantidades, pois o desgaste faz com que perca massa e a sujeira aumenta. Para resolver este problema, cientistas de todo o mundo passaram quase duas décadas discutindo como o quilograma poderia ser definido em relação às medições constantes da natureza. E agora eles finalmente chegaram a uma decisão.

O primeiro quilograma (originalmente chamado de sepultura) foi definido em 1793 por uma comissão da Academia Francesa de Ciências, que queria um padrão melhor do que as quantidades fixas de grãos tradicionalmente usadas. A comissão decidiu que a nova medida seria a massa de um decímetro cúbico de água destilada a 4 ℃ (a temperatura na qual a água tem sua densidade mais alta sob condições padrão). Isso tinha a vantagem de que os laboratórios mais bem equipados seriam capazes de reproduzir esse padrão. Subseqüentemente, um protótipo dessa massa foi fundido em latão.

Infelizmente, esta definição de massa dependia de outra medição variável, o medidor. Neste ponto, o metro foi definido apenas provisoriamente como parte da distância do Pólo Norte ao equador. Uma vez que o valor do metro e a temperatura da água em seu ponto mais denso foram definidos com mais precisão, o quilo também teve que ser substituído. E um novo protótipo foi fundido em platina para representar essa massa.

Eventualmente, este foi substituído pelo quilograma de protótipo internacional (IKP) usado hoje, fundido a partir de uma mistura de platina e irídio para torná-lo muito duro e evitar que reaja com o oxigênio. O IPK e seis cópias são mantidos pelo Bureau Internacional de Pesos e Medidas no Pavillon de Breteuil, Saint-Cloud, perto de Paris, na França, para servir de referência à medida contra. Cópias do IPK são transportadas em todo o mundo para garantir que todos os países participantes usem o mesmo padrão.

Mas mesmo o IPK moderno pode mudar gradualmente em massa. Radicalmente, a resposta do Bureau Internacional de Pesos e Medidas é revisar as definições de um quilograma, bem como todas as outras unidades básicas de medida usadas na ciência (conhecidas como unidades SI, do francês para o sistema internacional).

Em vez de medir o quilograma em relação a um bloco armazenado em um cofre, podemos defini-lo com base em valores precisos de constantes da natureza. Chegar a um acordo sobre uma definição demorou muito porque precisávamos ser capazes de medir essas constantes de acordo com padrões exatos com uma incerteza de 30 partes por bilhão (o que significa que as medições têm precisão de 0,00000003 de uma unidade).

Na verdade, os cientistas já fizeram isso por tempo e duração. Um segundo não é mais uma fração do tempo que a Terra leva para girar, que pode mudar conforme o globo acelera ou desacelera. Em vez de, um segundo agora é definido pelo tempo que leva para uma certa quantidade de energia ser liberada como radiação de átomos de Césio-133. Especificamente, um segundo é igual a 9, 192, 631, 770 transições nos níveis de estado fundamental hiperfinos do Césio-133. Isso é o mesmo, não importa quando ou onde é medido.

Os cientistas foram então capazes de redefinir o medidor em relação à segunda e a outra constante natural, a velocidade da luz no vácuo (c), que os cientistas calcularam como 299, 792, 458 metros por segundo. Portanto, um metro é agora o comprimento percorrido pela luz em 1 / c segundos.

A nova definição do quilograma usa uma medida de outro valor fixo da natureza, Constante de Planck (h), que será definido como 6,62607015 × 10 ^-34 joule segundos. A constante de Planck pode ser encontrada dividindo a frequência eletromagnética de uma partícula de luz ou "fóton" pela quantidade de energia que ela carrega.

A constante é geralmente medida em joule segundos, mas também pode ser expressa em quilogramas metros quadrados por segundo. Sabemos o que é um segundo e um metro a partir das outras definições. Então, adicionando essas medidas, junto com um conhecimento exato da constante de Planck, podemos obter um novo, definição muito precisa do quilograma.

Outras unidades

Parte do motivo pelo qual a criação da nova definição demorou tanto é porque os cientistas tiveram que criar dispositivos muito precisos para medir a constante de Planck com um grau de precisão alto o suficiente. O método também é controverso porque vai quebrar a ligação que o quilograma tem com outras unidades SI de base, particularmente a toupeira, que mede a quantidade de uma substância em termos do número de partículas de que é feita. Como resultado, alguns cientistas propuseram métodos alternativos.

Mas após uma votação simbólica, a nova definição do quilograma será usada pelo Bureau Internacional de Pesos e Medidas e institutos nacionais de medição em todo o mundo, junto com novas definições das unidades SI de base restantes, a toupeira, o Kelvin (temperatura), o ampere (corrente) e a candela (intensidade luminosa).

Para a maioria das pessoas, a vida cotidiana continuará normalmente, apesar das redefinições. Um saco padrão de açúcar conterá tanto açúcar quanto antes. Mas algumas dessas mudanças, por exemplo para o Kelvin, significará vantagens práticas para cientistas que fazem medições muito precisas. E para responder à pergunta "quanto é um quilograma", não teremos mais que comparar blocos de platina ou nos preocupar em arranhá-los.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.