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Il chilogrammo e il lavello della cucina
Nel 1983, i fisici alla 17a Conferenza Generale su Pesi e Misure decisero di ridefinire il metro. Per un secolo fino ad allora, il metro era stato la distanza tra due punti su una barra di platino e iridio misurata al punto di fusione del ghiaccio.
Il problema con questa definizione non era solo che queste condizioni erano in qualche modo arbitrarie e difficili da standardizzare durante una misurazione, ma che solo la persona in possesso della barra poteva fare l'esperimento. I fisici volevano una misurazione che più o meno chiunque potesse fare.
La nuova definizione è la distanza percorsa dalla luce nel vuoto durante 1/299 792 458esimo di secondo. In linea di principio, chiunque disponga di un puntatore laser, un cronometro e pochi altri pezzi può determinare questa distanza. In un colpo solo, il misuratore è diventato open source.
Ora i fisici vogliono fare lo stesso per il chilogrammo, che è attualmente definito come la massa di un cilindro di platino e iridio chiamato International Prototype Kilogram.
Questo è un problema perché ogni volta che viene raccolto, alcuni atomi sfregano sul cilindro rendendolo impercettibilmente più leggero. Per questo motivo quasi nessuno è autorizzato a misurare la massa del chilogrammo prototipo internazionale, che è conservato in un caveau a Sèvres in Francia. Quindi nessuno sa davvero quanta massa sta perdendo il chilogrammo o se anzi, se sta guadagnando il peso di un sottile strato di polvere e impurità che sicuramente deve accumularsi sulle sue superfici centenarie.
Ma con cosa sostituirlo? Il suggerimento più discusso è quello di fare appello all'equivalenza tra energia e massa per una definizione. Ad esempio, un'idea è che un chilogrammo dovrebbe essere la massa di un corpo la cui energia equivalente è uguale a quella di un numero di fotoni le cui frequenze si sommano esattamente a (299792458^2/66260693) × 10^41 hertz.
Se sembra abbastanza ragionevole, probabilmente non ci hai pensato in modo così dettagliato come Ronald Fox al Georgia Institute of Technology e un paio di amici.
Sottolineano che un chilogrammo che si basa sull'equivalenza massa-energia può essere misurato solo utilizzando un pezzo di equipaggiamento chiamato bilanciamento in watt. Questo fa passare una corrente attraverso alcune bobine per generare una forza in grado di supportare un chilogrammo, consentendone la misurazione in termini di corrente e tensione.
Ma un bilanciamento del watt è un pezzo costoso di kit che è difficile da usare, affermano Fox e co. Sottolineano che quello di proprietà del National Institute of Standards and Technology è alto due piani, costa 1,5 milioni di dollari e richiede un team di massimo 5 fisici per funzionare. E anche in questo caso, le misurazioni sono notoriamente suscettibili al rumore.
Non è certo un dispositivo con cui gli scienziati di tutto il mondo vorranno o potranno giocare.
Quindi Fox e compagni hanno un altro suggerimento. Perché non rendere il chilogrammo uguale alla massa di un certo numero di atomi di carbonio-12, in particolare 2250× 28148963^3 di essi?
Quindi un chilogrammo sarebbe un cubo di carbonio 8,11 cm su ciascun lato (8,11 cm è all'incirca la lunghezza di 368.855.762 atomi di carbonio posti uno accanto all'altro).
Con quella definizione, quasi chiunque potrebbe fare un chilogrammo nella propria cucina dato un po' di carbone e un coltello.
Il giorno in cui abbiamo guadagnato un chilogrammo potrebbe anche essere il tipo di divertimento che potrebbe coinvolgere e ispirare una nuova generazione di scienziati, il che dovrebbe essere un motivo sufficiente da solo per decidere.
Rif: arxiv.org/abs/1005.5139 : Una migliore definizione del chilogrammo