Misuriamo cose tutto il tempo:per quanto tempo, come è pesante, quanto caldo, e così via, perché abbiamo bisogno di cose come il commercio, salute e conoscenza. Ma assicurarsi che le nostre misurazioni confrontino le mele con le mele è stata una sfida:come sapere se il mio chilogrammo di peso o la lunghezza del metro sono uguali ai tuoi.

Nel corso degli anni si è cercato di definire le unità di misura. Ma oggi, la Giornata internazionale della metrologia, entra in gioco la revisione completa di tali standard.

Non noterai nulla, non sarai più pesante o più leggero di ieri, perché la transizione è stata fatta per essere senza soluzione di continuità.

Proprio le definizioni delle sette unità base del SI (Système International d'Unités, o il Sistema Internazionale di Unità) sono oggi completamente diversi da ieri.

Come eravamo soliti misurare

Gli esseri umani sono sempre stati in grado di contare, ma man mano che ci evolvevamo siamo passati rapidamente alla misurazione delle lunghezze, pesi e tempo.

I faraoni egizi fecero costruire piramidi in base alla lunghezza dell'avambraccio reale, conosciuto come il Cubito Reale. Questo è stato mantenuto e promulgato da sacerdoti ingegneri che hanno mantenuto lo standard sotto pena di morte.

Ma il cubito non era un'unità fissa nel tempo:era circa mezzo metro, più o meno qualche decina di millimetri secondo la misura odierna.

Il primo suggerimento di un insieme universale di misure decimali è stato fatto da John Wilkins, nel 1668, poi Segretario della Royal Society a Londra.

L'impulso per fare qualcosa di pratico è arrivato con la Rivoluzione francese. Furono i francesi a definire i primi standard di lunghezza e massa, con due stendardi di platino che rappresentano il metro e il chilogrammo il 22 giugno, 1799, negli Archives de la République di Parigi.

Standard concordati

Gli scienziati hanno sostenuto l'idea, il matematico tedesco Carl Friedrich Gauss essendo particolarmente appassionato. I rappresentanti di 17 nazioni si sono riuniti per creare il Sistema internazionale di unità firmando il trattato della Convenzione del metro il 20 maggio, 1875.

Francia, la cui fama di strada aveva subito un duro colpo durante la guerra franco-prussiana e non era il potere scientifico che era una volta, offrì un castello malconcio nella foresta di Saint-Cloud come sede internazionale per il nuovo sistema.

Il Pavilion de Breteuil ospita ancora il Bureau International de Poids et Mesures (BIPM), dove risiede il Prototipo Internazionale del Chilogrammo (d'ora in poi Big K) in due casseforti e tre campane di vetro.

Il Big K è un blocco lucido di platino-iridio utilizzato per definire il chilogrammo, rispetto al quale vengono infine misurati tutti i pesi dei chilogrammi. (L'originale è stato pesato solo tre volte contro un numero di copie quasi identiche.)

Il britannico, che era stato prominente nelle discussioni e aveva fornito il chilogrammo di platino-iridio, si rifiutò di firmare il Trattato fino al 1884.

Anche allora il nuovo sistema era usato solo dagli scienziati, con la vita di tutti i giorni misurata in unità imperiali tradizionali come libbre e once, piedi e pollici.

Gli Stati Uniti hanno firmato il Trattato il giorno ma poi non l'ha mai effettivamente implementato, aggrappandosi alla propria versione del sistema imperiale britannico, che utilizza ancora oggi per lo più.

Gli Stati Uniti potrebbero aver pentito di quella decisione nel 1999, però, quando il Mars Climate Orbiter (MCO) è scomparso in azione. Il rapporto sull'incidente, curiosamente chiamato "incidente" (che è costato 193,1 milioni di dollari nel 1999), ha dichiarato:"[...] la causa principale della perdita del veicolo spaziale MCO è stata l'incapacità di utilizzare unità metriche nella codifica di un file software di terra, 'Piccole forze, ' utilizzato nei modelli di traiettoria."

In sostanza, il veicolo spaziale si è perso nell'atmosfera di Marte quando è entrato in orbita più in basso del previsto.

Le nuove definizioni SI

Allora perché il cambiamento oggi? I problemi principali con le definizioni precedenti erano, nel caso del chilogrammo, non erano stabili e, per l'unità di corrente elettrica, l'ampere, non poteva essere realizzato.

E dalle pesate contro le copie ufficiali, pensiamo che il Big K stesse lentamente perdendo massa.

Tutte le unità sono ora definite in modo comune utilizzando ciò che il BIPM chiama la formulazione della "costante esplicita".

L'idea è che prendiamo una costante universale, ad esempio, la velocità della luce nel vuoto, e d'ora in poi fissa il suo valore numerico al nostro valore più misurato, senza incertezza.

La realtà è fissa, il numero è fisso, e quindi le unità sono ora definite.

Dovevamo quindi trovare sette costanti e assicurarci che tutte le misurazioni fossero coerenti, nell'incertezza di misura, e poi inizia il conto alla rovescia fino a oggi. (Tutti i dettagli tecnici sono disponibili qui.)

L'Australia ha contribuito a creare l'oggetto macroscopico più rotondo della Terra, una sfera di silicio utilizzata per misurare la costante di Avogadro, il numero di entità in una quantità fissa di sostanza. Questo ora definisce l'unità SI, Talpa, ampiamente utilizzato in chimica.

Da standard a manufatto

E il Big K, il chilogrammo standard? Oggi diventa un oggetto di grande significato storico che può essere pesato e la sua massa avrà incertezza di misura.

Da oggi il chilogrammo viene definito utilizzando la costante di Planck, qualcosa che non cambia dalla fisica quantistica.

La sfida ora però è spiegare queste nuove definizioni alle persone, specialmente ai non scienziati, in modo che capiscano. Confrontare un chilogrammo con un blocco di metallo è facile.

Tecnicamente si definisce ora un chilogrammo (kg):"[…] prendendo il valore numerico fisso della costante di Planck h essere 6.626 070 15 × 10 ^–34 quando espresso nell'unità J s, che è uguale a kg m ² S ^–1 , dove il metro e il secondo sono definiti in termini di C e _Cs . "

Prova a spiegarlo a qualcuno!

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.