Gli scienziati possono ora misurare quanta energia quantistica è necessaria per spostare la massa, rendendo i loro calcoli per un chilogrammo immensamente più precisi
Sigillato in una cripta sotto l'ex palazzo del piacere di un duca tra le foreste striate di sicomori a ovest di Parigi, si trova un oggetto delle dimensioni di una mela che determina il peso del mondo.
Forgiato in un contesto di sconvolgimenti scientifici e politici dopo la Rivoluzione francese, una sola, un piccolo cilindro in lega di platino-iridio è rimasto in gran parte indisturbato per quasi 130 anni come punto di riferimento mondiale per quello che, precisamente, è un chilogrammo.
Il prototipo internazionale del chilogrammo, o "Le Grand K" come è teneramente noto, è una delle reliquie più sacre della scienza, un analogo con cui si confrontano tutti gli altri pesi e un totem del sistema metrico che accompagnò l'epoca della libertà, uguaglianza e fraternità.
è così venerato, infatti, che è stato pesato solo quattro volte dal 1889 e che la stanza che lo ospita nel Pavillion de Breteuil può essere aperta solo quando i tre portachiavi viventi, che per motivi di sicurezza devono essere di nazionalità diversa, girano la serratura contemporaneamente.
Eppure presto sarà disoccupato.
Centinaia di scienziati da tutto il mondo si riuniranno questa settimana nell'opulenza del Palazzo di Versailles per la 26a Conferenza Generale su Pesi e Misure.
Là, in un atto che adempie tardivamente alla promessa fondante del sistema metrico di "Per tutte le età, per tutte le persone", sostituiranno il Gran K con una formula universale che definisce il chilogrammo usando le leggi quantistiche della Natura.
"Il chilogrammo è l'ultima unità di misura basata su un oggetto fisico, " ha detto Thomas Grenon, direttore del Laboratorio nazionale francese di metrologia e prove.
"Il problema è che ha avuto una vita, potrebbe oscillare. Non è abbastanza buono, visto il livello di precisione di cui abbiamo bisogno oggi."
Cosa c'è in un secondo?
Con l'adozione del sistema metrico decimale, gli scienziati della fine del XVIII secolo avevano bisogno di codificare un'unica struttura che esprimesse la distanza, tempo, processi elettrici e massa in simili, trasferibile, unità di misura.
Un chilogrammo è uguale alla massa del "gran K", un cilindro di platino e iridio conservato dal 1889 presso l'International Bureau of Weights and Meausres vicino a Parigi in Francia.
Hanno definito un metro come un decimilionesimo del quadrante terrestre, che attraversa Parigi, naturalmente.
"Ora guardiamo indietro e diciamo che in realtà il processo che hanno attraversato è stato abbastanza buono, non lo faremmo molto diversamente oggi, " ha detto Martin Milton, direttore del BIPM, il custode internazionale dei nostri sistemi di misura.
Il metro è stato usato a sua volta per definire la massa:per quanto un decimetro cubo (10 cm x 10 cm x 10 cm) di acqua pesata sarebbe d'ora in poi chiamato chilogrammo.
Ma la scienza è andata avanti dai giorni della rivoluzione.
Un metro è ora definito da quanto lontano viaggia la luce nel vuoto durante una frazione di secondo.
Il secondo stesso era espresso in relazione alla rotazione della Terra. Ma dagli anni Sessanta, è stato ufficialmente il tempo impiegato da un atomo di cesio-133 per oscillare 9, 192, 631, 770 volte, non una rivoluzione di meno.
Invece di riferirsi alla massa di un singolo oggetto fisico, il chilogrammo sarà in futuro definito in termini della costante di Planck, il rapporto tra l'energia quantistica che una frequenza della luce può portare a quella stessa frequenza, o 6,626 x 10-34 joule secondi.
L'energia è intrinsecamente legata alla massa, come dimostrò Einstein con la sua equazione E =mc2.
La costante di Planck, combinato con due fenomeni quantistici che consentono la creazione di energia elettrica, può essere utilizzato per calcolare la massa in base alla potenza meccanica equivalente necessaria per spostarla.
"Se spingi una massa, la potenza di cui hai bisogno dipende da quella massa. E puoi basare completamente quella potenza sull'energia elettrica fornita dalle nostre costanti quantistiche, "Milton ha detto all'Afp.
I sostenitori di questo approccio affermano che sarà almeno un milione di volte più stabile dei manufatti fisici e avrà una gamma di applicazioni pratiche in futuro.
L'oggetto fisico di quello che è un chilogrammo sarà presto sostituito da calcoli quantistici, ma l'artefatto non ha ancora terminato il suo servizio alla scienza
"Per molte applicazioni, un chilogrammo è una massa molto grande, " ha detto Milton.
I progressi nella produzione farmaceutica e chimica significano che gli ingredienti dei medicinali sono sempre più misurati al microgrammo, e sono sempre più precisi.
"Un chilo va bene per le patate dove non serve molta precisione, ma non è il peso giusto per molte applicazioni nella scienza e nell'industria esigenti. Il nuovo sistema è infinitamente scalabile."
"Stati che si uniscono"
Gli scienziati utilizzeranno anche il vertice di Versailles per cambiare il modo in cui l'ampere (corrente elettrica), kelvin (temperatura) e mole (atomi) sono definiti, tutto espresso attraverso le leggi universali della Natura.
Milton ha affermato che la decisione era un modo per garantire che il mondo sarebbe sempre stato d'accordo su cosa, precisamente, un chilogrammo è—sia un sacchetto di zucchero, un litro d'acqua o un preciso rapporto quantico.
"Siamo in un mondo in cui le persone sono preoccupate che la spinta verso il multilateralismo venga fermata e forse invertita. Ma qui, nella scienza della misurazione, gli stati si riuniscono davvero per concordare, " Egli ha detto.
Per quanto riguarda Le Grand K, potrebbe essere sopravvissuto alla sua utilità come chilogrammo perfetto, ma il suo contributo alla scienza è tutt'altro che finito.
"Rimarrà qui nel caveau nelle condizioni in cui si trova dal 1889, " ha detto Milton.
"In realtà è un esperimento a lungo termine perché lo peseremo nei decenni a venire per vedere come reagirà alle condizioni. Continua ad essere un oggetto di interesse per la scienza".
© 2018 AFP
