E oficial: redefinim kilogramul

Afară cu vechiul — kilogram, adică.

Oamenii de știință vor abandona în curând o bucată specializată de metal care definește masa unui kilogram. Destul de ciudat, fiecare măsurătoare de masă făcută oriunde pe Pământ este legată de acest singur obiect cilindric. Cunoscut ca „Le Grand K”, cilindrul, turnat în 1879, este păstrat cu grijă într-un mediu sigur și controlat în afara Parisului.

Pe 16 noiembrie, la o sesiune a celei de-a 26-a Conferințe Generale privind Greutățile și Măsurile de la Versailles, Franța, reprezentanții țărilor din întreaga lume au votat pentru a da cu piciorul acel sistem încurcat în bordură, adoptând un plan de redefinire a mai multor unități de măsură, în plus la kilogram (SN: 11/12/16, str. 24).

Pentru un mic grup de oameni de știință numiți metrologi – cei care sunt specializați în știința măsurării – este o zi mare. „Este cam la fel de entuziasmat cum veți vedea metrologii devenind”, spune David Newell de la Institutul Național de Standarde și Tehnologie din Gaithersburg, Md. El și-a petrecut o mare parte din cariera lucrând pentru schimbare. „Nu-mi vine să cred că în sfârșit reușim.”

Pe 20 mai 2019, Le Grand K își va pierde statutul special, iar masa unui kilogram va fi definită de o constantă fundamentală a naturii cunoscută sub denumirea de constantă Planck. În același timp, vor fi reînnoiți și alte elemente de bază ale sistemului metric: amperul (unitatea de curent electric), kelvin (unitatea de temperatură) și mol (unitatea de cantitate de substanță).

Acum, în loc să se bazeze pe cantități arbitrare sau artefacte fizice care s-ar putea schimba în timp, „toate definițiile se vor baza pe ceea ce numim constantele fundamentale ale naturii”, spune metrologul Estefanía de Mirandés de la Biroul Internațional de Greutăți și Măsuri în Sèvres, Franța.

Acele numere neschimbate – care includ viteza luminii și sarcina electronului – sunt aceleași peste tot în univers, făcându-le cheie utile de care să atârne pălăria sistemului metric. „Este o schimbare foarte mare de paradigmă, iar acum este completă”, spune de Mirandés.

Majoritatea oamenilor nu vor observa schimbarea: un kilogram de carne de vită tocată va face tot același număr de burgeri. Dar metrologii spun că schimbarea va pune măsurătorile de precizie pe o bază mai solidă. De exemplu, va fi mai ușor să măsurați mase care sunt mult mai mici de un kilogram, o caracteristică care ar putea fi utilă pentru sarcini precum distribuirea unor cantități mici de produse farmaceutice.

În pregătirea pentru actualizarea kilogramului, mai multe echipe de oameni de știință au măsurat cu atenție constanta Planck, cuantificând-o cu o precizie de aproximativ 10 părți per miliard. După 20 mai, valoarea constantei Planck va fi fixată la exact 6,62607015 × 10⁻³⁴ kilograme ori metri pătrați pe secundă.

Ca rezultat, Le Grand K nu va mai fi un kilogram perfect – masa sa va avea un factor de fudge de plus sau minus 10 micrograme. În ciuda pierderii de statură a lui Le Grand K, metrologii vor continua să studieze obiectul pentru a înțelege cât de stabilă este masa lui în timp. Zgârieturile sau murdăria de pe suprafața obiectului pot face ca masa acestuia să se modifice ușor, de exemplu.

Istoria kilogramului poate fi urmărită încă din 1795, când Franța a adoptat un sistem standardizat de unități – sistemul metric. Kilogramul a fost conceput inițial pentru a fi egal cu masa unui litru de apă. Curând, masa a ajuns să fie reprezentată de un cilindru, iar alte țări au adoptat unitățile.

O idee cheie din spatele dezvoltării sistemului metric – cunoscut oficial ca Sistemul Internațional de Unități – a fost că unitățile ar trebui să fie accesibile tuturor și să dureze pentru totdeauna. „Când au definit kilogramul, nu au ajuns la aceasta”, spune fizicianul Stephan Schlamminger, de asemenea de la NIST. Doar puțini oameni selecti au acces la Le Grand K și, în schimb, țările se bazează pe copii imperfecte ale kilogramului oficial. În curând, totuși, oricine cu expertiza potrivită va putea folosi valoarea fixă ​​a constantei Planck pentru a măsura masa, folosind un dispozitiv cunoscut sub numele de balanță Kibble.

Pentru a sărbători noul kilogram mai accesibil, Schlamminger și Newell și-au tatuat constanta Planck pe brațe, împreună cu expresia franceză, „A tous les temps, à tous les peuples” — pentru toate timpurile și pentru toți oamenii — un ideal că noul kilogram se va întâlni acum.