O fim do quilograma

Os cientistas podem, em breve, redefinir o quilograma, mudando as bases de todas as medidas de massa.

A necessidade dessa redefinição veio do fato de que o quilograma é a única unidade básica que ainda é definida por um artefato único.

Richard Brown, do National Physical Laboratory (NPL), o instituto de metrologia do Reino Unido, explica que desde 1999 estamos tentando quebrar o vínculo entre a definição da unidade e o artefato.

A preferência é usar constantes naturais, consideradas estáveis ao longo da vida do universo, como base para as unidades – como já é o caso com o metro, definido pela velocidade da luz.

“O” quilograma

O objeto físico que representa o quilograma – o Protótipo Internacional do Quilograma (foto no topo da página) – é um cilindro de platina-irídio fabricado em 1879 e escolhido como “o” quilograma 10 anos depois.

Mas uma unidade exclusivamente definida por um artefato tem seus problemas. Se o objeto mudar de alguma forma, a unidade muda com ele. Uma vez a cada quatro décadas, o cilindro é removido do seu armazenamento para verificar a massa das 67 cópias espalhadas em laboratórios de metrologia em todo o mundo.

Os pesquisadores já mostraram que pequenas quantidades de poluentes atmosféricos, principalmente compostos de mercúrio e carbono, depositam pesos, modificando minuciosamente suas massas ao longo dos anos.

A nova definição visa aliviar esse problema.

Constante Planck

A física subjacente das unidades as relaciona com certas constantes naturais que, ao contrário de artefatos, não mudam ao longo do tempo.

O quilograma será definido pela constante Planck, h, com um valor de aproximadamente 6,62×10-34m2 kg/s.

O desafio agora é medir esta constante em relação à definição de quilograma existente com a maior precisão possível, e concordar com um valor numérico fixo. Os metrologistas têm que fazer essa escolha com cuidado – um valor errado significaria mudar a unidade.

Duas mais proeminentes ideias para definir esse valor são a esfera de silício do Projeto Avogadro, e a balança watt (ou Kibble).

Balança watt

Enquanto uma balança regular compara a força gravitacional de um objeto calibrado e um objeto desconhecido, na balança watt o objeto calibrado é substituído por uma força eletromagnética gerada usando uma bobina e um ímã permanente.

Para determinar h, a calibração veio da cópia do artefato original do quilograma. Essa balança também pode ser o único instrumento de alta precisão que as pessoas podem construir em casa. “É difícil para as pessoas ver o equilíbrio real de watt e entender seus princípios de trabalho”, disse Leon Chao, engenheiro mecânico que fez parte da equipe. “É por isso que construímos uma versão de mesa feita com Lego. Embora não seja tão precisa, é totalmente operacional”.

Os cientistas até ensinaram como criar uma:

Projeto Avogrado

Embora não seja algo que possa ser facilmente replicada em casa, a esfera de silício do Projeto Avogadro é uma das experiências de metrologia visualmente mais marcantes.

“A esfera tem aproximadamente 93mm de diâmetro, com uma superfície altamente reflexiva”, disse Katie Green, descrevendo o objeto resultante de um esforço colaborativo de oito institutos internacionais de metrologia.

A esfera de silício de 1kg é um forte concorrente para o objeto mais redondamente perfeito do mundo. Se fosse do tamanho da Terra, o topo de sua montanha mais alta e o chão do seu vale mais profundo seriam separados por apenas 10 metros. “O objetivo da esfera é criar um objeto que possa ser usado para definir a constante de Avogadro”, explica Green.

Complementares

Como a balança watt, o Projeto Avogadro também fornece um valor para a constante Planck. Mas, ao invés de serem concorrentes, ambos os métodos se complementam.

O fato de que ambas as medidas concordam é muito interessante: as incertezas para o valor de h são pequenas, de menos de 10 partes por bilhão.

E como a mudança do quilograma vai afetar a nossa vida?

Hum… Na verdade, não vai mudar quase nada. Enquanto o impacto no cotidiano é zero, é necessário ter uma visão mais ampla dessa redefinição, como uma forma de aumentar a precisão.

Como próximo passo, os cientistas vão analisar os estudos que vêm sendo feitos e, em novembro de 2018, quando a Conferência sobre Pesos e Medidas ocorrer novamente, talvez já tenhamos novas definições oficiais. [ChemistryWorld]

Por: Natasha RomanzotiEm: 6.08.2017 | Em Principal, Tecnologia  | Tags: , ,  
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