A definição de quilograma mudou; confira

Por , em 19.11.2018

Desde 1889, a definição de quilograma é correspondente à massa de um pedaço particular de metal, uma liga de platina-irídio denominada Protótipo Internacional do Quilograma (IPK, na sigla em inglês), armazenado no Escritório Internacional de Pesos e Medidas em Sèvres, na França.

Agora, isso vai mudar. Cientistas votaram para alterar tal definição, optando por afixá-la a uma constante física que nunca mudará, esteja você medindo-a na Terra ou a anos-luz de distância no universo.

Quilograma: o problema

Este pedaço cilíndrico de metal tem muitas cópias ao redor do mundo que são usadas para calibrar balanças e manter a sociedade em acordo sobre o que constitui um quilograma e outras unidades de medida.

O que acontece é que este sistema tem um problema fundamental: o protótipo perde massa ao longo do tempo. Desde sua criação, já perdeu cerca de 50 microgramas, ou a massa de um cílio.

Embora possa parecer pouco, é o suficiente para causar dores de cabeça para indústrias e áreas de estudo que precisam levar em conta as mudanças minúsculas.

“Hoje marca a culminação de décadas de trabalho de cientistas de medição em todo o mundo, cujo significado é imenso”, disse Barry Inglis, diretor do Comitê Internacional de Pesos e Medidas. “Nós agora não ficaremos mais limitados por objetos em nossa medição do mundo, mas teremos unidades universais acessíveis que podem abrir o caminho para uma precisão ainda maior e até mesmo acelerar o avanço científico”.

Constante de Planck

A partir de maio de 2019, o quilograma será definido em termos da constante de Planck, uma constante fundamental da física quântica que liga a quantidade de energia que um fóton carrega com a frequência de sua onda eletromagnética.

Em 1900, Max Planck estava trabalhando no problema de como a radiação emitida por um objeto está relacionada à sua temperatura. Ele criou uma fórmula de acordo com dados experimentais, mas ela só fazia sentido se ele assumisse que a energia de uma molécula vibrante era quantizada – isto é, só poderia assumir certos valores.

A energia teria que ser proporcional à frequência de vibração, e parecia vir em pequenos “pedaços” da frequência multiplicada por uma certa constante. Esta constante passou a ser conhecida como constante de Planck, ou h, e tem o seguinte valor:

As mudanças

Parece complicado, e é, mas a filosofia por trás da mudança é simples: os cientistas agora vão usar propriedades imutáveis da natureza – pequenos pedaços de energia – em suas medições, trocando uma unidade relativa de medição por uma universal e absoluta.

Aliás, esse princípio será seguido em outras unidades também. O Sistema Internacional de Unidades vai receber todas essas atualizações em 2019:

  • O quilograma será definido pela constante de Planck (h);
  • O ampere será definido pela carga elétrica elementar (e);
  • O kelvin será definido pela constante de Boltzmann (k);
  • O mol será definido pela constante de Avogadro (NA).

Vantagens

Uma vantagem para a mudança é a descentralização. Isso significa que qualquer um será capaz de obter a definição exata de um quilograma, enquanto no passado você teria que ir até a França para comparar diretamente a massa de um objeto com o IPK, ou pelo menos com uma de suas cópias.

A partir do ano que vem, você só precisa de uma balança de Kibble (ou balança de watt), que, em termos simplificados, pode encontrar a constante de Planck traduzindo a energia mecânica produzida pela massa de um objeto em uma quantidade equivalente de energia elétrica.

Por enquanto, essa balança é um instrumento muito caro e complexo, mas pode se tornar mais barato e acessível no futuro. [BigThink]

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