O protótipo internacional (padrão) do quilograma é mantido no International Bureau of Weights and Measures (localizado em Sèvres, perto de Paris) e é um cilindro de 39,17 mm de diâmetro e altura feito de uma liga de platina-irídio (90% platina, 10% irídio). Originalmente, um quilograma era definido como a massa de um decímetro cúbico (litro) de água pura a 4 ° C e a pressão atmosférica padrão ao nível do mar.
Então, por que ficou mais pesado?
Usando a tecnologia exclusiva de sensoriamento Theta, o Prof. Peter Cumpson e a Dra. Naoko Sano da Universidade de Newcastle analisaram a superfície do padrão e determinaram que o quilograma do Protótipo Internacional (Padrão) quantificou a contaminação por hidrocarbonetos em sua superfície. Sua pesquisa mostra que o Protótipo Internacional (Padrão) do Quilograma provavelmente ganhou dezenas de microgramas em massa desde que o padrão foi introduzido em 1875. Mas como este é um quilograma a que todos os quilogramas do mundo devem corresponder, no sentido teórico pelo menos todos os quilogramas serão tecnicamente mais pesados também.
Embora um aumento na referência do quilograma em dezenas de microgramas possa parecer insignificante, Peter Cumpson argumenta que qualquer discrepância entre o Protótipo Internacional (Referência) para o quilograma e seus replicantes pode ser problemática. “Existem casos de comércio internacional com materiais de alto valor - onde cada micrograma deve ser contabilizado”. Os hidrocarbonetos acumulados podem ser removidos pela exposição a uma mistura de raios ultravioleta e ozônio.
A situação é complicada pelo fato de que no mundo existem 39 cópias mais precisas do quilograma de referência armazenadas em Paris, que em uma época eram enviadas a vários países do mundo para manter um sistema unificado de medidas e pesos. Agora, de acordo com vários cientistas, eles estão começando a diferir cada vez mais uns dos outros em peso devido às condições climáticas e outras que existem em diferentes partes do planeta.
“A industrialização ocorrida no mundo e a natureza do funcionamento da sociedade moderna fizeram com que a superfície do quilograma de referência adquirisse uma placa na forma de partículas adicionais”, diz uma equipe de pesquisadores da Universidade de Newcastle. - O sistema de peso padrão mundial está agora sob a ameaça de criar o caos nele. Ficamos horrorizados quando vimos que partículas de mercúrio se acumularam na superfície de um dos 40 quilogramas de referência armazenados no Reino Unido”, disse o gerente de projeto, Professor Peter Campson.
Vídeo promocional:
De acordo com as informações recebidas pela publicação, discute-se agora a questão de como realizar uma “limpeza do pó” especial das superfícies de todos os 40 quilos de referência para devolvê-los a um único peso.
Em uma conferência da Royal Scientific Society em Londres nos dias 24 e 25 de janeiro, Richard Davis, ex-chefe da divisão de massa do Bureau Internacional de Pesos e Medidas (com sede em Sèvres, perto de Paris), propôs suavizar a definição. Como medida temporária antes de redefinir a "massa em quilograma", ele propôs fazer a média das massas disputadas. Portanto, se os resultados de dois experimentos de tipos diferentes na determinação da massa não estiverem de acordo, deve-se simplesmente calcular a média e o valor resultante deve ser declarado um novo padrão, cita uma proposta do cientista Nature News.
No entanto, esse plano tem muitos oponentes. “A decisão de simplesmente calcular a média de dois resultados inconsistentes seria perfeitamente correta do ponto de vista matemático, mas esta não é uma abordagem científica”, disse Michael Hart, físico da Universidade de Manchester.
Os defensores da média vêem isso como um caminho a seguir. “Idealmente, queremos alcançar uma convergência de medição perfeita. Mas se isso não funcionar, você precisa usar uma abordagem matemática”, disse Terry Quinn, ex-diretor do Bureau Internacional de Pesos e Medidas. Ele ressalta que as diferenças em questão são muito pequenas para criar problemas reais para a aplicação prática da medida.
Essa diferença é um problema sério a longo prazo, pois não se pode julgar se as cópias estão ficando mais pesadas ou, ao contrário, a referência está mais leve.
Portanto, os cientistas há muito planejam substituir o padrão "material" do quilograma, expressando-o em termos de constantes invariáveis da física, que são determinadas com alta precisão e não mudam. Se isso for bem-sucedido, a massa do quilograma ficará tão inalterada quanto as leis do universo.
Os cientistas usam duas abordagens para encontrar a expressão exata para o quilograma: na primeira, a massa do quilograma é determinada usando campos elétricos e magnéticos e, na segunda, eles tentam expressá-la em termos da constante de Planck, uma das quantidades básicas da mecânica quântica.
O segundo método envolve o recálculo direto do número de átomos em uma esfera de silício cristalino. Esse resultado permite que o quilograma seja redefinido em termos da constante de Avogadro, que é o número de moléculas por mol de matéria e, de fato, relaciona a massa atômica de um elemento com a massa de um corpo macroscópico.
Nos últimos anos, as medições por ambos os métodos foram realizadas com uma precisão de 30 ppb, o limite das medições mais precisas da massa de um cilindro de platina-irídio. No entanto, os resultados dos dois tipos de experimentos divergem em 175 bilhões de ações - isso é muito mais razoável do ponto de vista metodológico.
Isso não permite redefinir oficialmente a medida do quilograma, uma vez que as razões para a discrepância não são claras e ainda não podem ser eliminadas. É por isso que foi apresentada uma proposta sobre a média elementar de dois cálculos e tal redefinição matemática do quilograma.
A tarefa de redefinir o padrão de massa torna-se cada vez mais aguda com o tempo. “Quanto mais esperamos e conferimos, maior será o desvio em massa entre o padrão original e suas réplicas. Então, não seremos capazes de concordar sobre qual massa deve ser considerada uma referência. A situação parece quase louca”, admite Quinn.
Até agora, os cientistas concordaram que os átomos de silício são ideais para o projeto devido à sua estabilidade. Em condições padrão, quase nunca são destruídos e todos os danos são facilmente calculados. “Queremos redefinir um quilograma com base na massa de um átomo, queremos contar os átomos em um quilograma de um determinado cristal”, disse o professor Peter Becker “Medimos o volume de uma esfera e o volume de um átomo de silício, e quando você divide a esfera de silício pelo volume de um átomo, você obtém o número de átomos - tudo é muito simples”. Cientistas de vários países, inclusive da Rússia, participam da fabricação do padrão. Foram gastos 2 milhões de euros no fabrico de uma esfera de silício, que foi criada há quase 5 anos. De acordo com o gerente do projeto, os físicos já calcularam quantos átomos de silício devem ter em um kg e começaram a "montar"embora este padrão não seja perfeitamente preciso, porque até agora os cientistas não podem "montar" um padrão no sentido literal dos átomos.
A associação de produção "Electrochemical Plant" em Zelenogorsk, Território de Krasnoyarsk, fornecerá matéria-prima para criar um novo padrão internacional para o quilograma - uma bola ideal feita de um único cristal de isótopo de silício-28, disse a assessoria de imprensa da empresa à Interfax.
O padrão será feito na forma de uma bola ideal a partir de um único cristal de isótopo de silício-28.
O cristal será cultivado no Institute of Crystal Growth Germany a partir de silício policristalino obtido no Institute of Chemistry of High-Purity Substances em Nizhny Novgorod. A matéria-prima inicial para o padrão - tetrafluoreto de silício - foi fornecida pela Zelenogorsk ECP.
