Quanto pesa un chilogrammo? Gli scienziati esplorano questo problema apparentemente semplice da centinaia di anni.
Nel 1795, la Francia promulgò una legge che stabiliva il "grammo" come "il peso assoluto dell'acqua in un cubo il cui volume è pari a un centesimo di metro alla temperatura di fusione del ghiaccio (ovvero 0 °C)". Nel 1799, gli scienziati scoprirono che il volume dell'acqua è più stabile quando la sua densità è massima a 4 °C, quindi la definizione di chilogrammo cambiò in "la massa di 1 decimetro cubo di acqua pura a 4 °C". Questo produsse un chilogrammo originale di platino puro, il chilogrammo è definito come uguale alla sua massa, che è chiamata chilogrammo d'archivio.
Questo chilogrammo d'archivio è stato utilizzato come punto di riferimento per 90 anni. Nel 1889, la Prima Conferenza Internazionale di Metrologia approvò una replica in lega di platino-iridio, la più vicina al chilogrammo d'archivio, come chilogrammo originale internazionale. Il peso del "chilogrammo" è definito da un cilindro in lega di platino-iridio (90% platino, 10% iridio), di circa 39 mm di altezza e diametro, attualmente conservato in un seminterrato alla periferia di Parigi.
Chilogrammo originale internazionale
Fin dall'Illuminismo, la comunità dei topografi si è impegnata a stabilire un sistema di rilevamento universale. Sebbene utilizzare l'oggetto fisico come parametro di riferimento per le misurazioni sia un metodo fattibile, poiché l'oggetto fisico è facilmente danneggiabile da fattori antropici o ambientali, la sua stabilità ne risente, e la comunità dei topografi ha sempre desiderato abbandonare questo metodo il prima possibile.
Dopo che il chilogrammo ha adottato la definizione internazionale originale, c'è una domanda che preoccupa molto i metrologi: quanto è stabile questa definizione? Si sposterà nel tempo?
Va detto che questa questione è stata sollevata all'inizio della definizione dell'unità di massa chilogrammo. Ad esempio, quando il chilogrammo fu definito nel 1889, l'Ufficio Internazionale dei Pesi e delle Misure produsse 7 pesi in lega di platino-iridio per il chilogrammo, uno dei quali è il peso del chilogrammo. Il chilogrammo originale viene utilizzato per definire l'unità di massa chilogrammo, mentre gli altri 6 pesi, realizzati con lo stesso materiale e lo stesso processo, vengono utilizzati come punti di riferimento secondari per verificare eventuali variazioni nel tempo.
Allo stesso tempo, con lo sviluppo di tecnologie ad alta precisione, abbiamo bisogno di misure più stabili e accurate. Pertanto, è stato proposto un piano per ridefinire l'unità di misura internazionale con costanti fisiche. L'utilizzo di costanti per definire le unità di misura significa che queste definizioni soddisferanno le esigenze della prossima generazione di scoperte scientifiche.
Secondo i dati ufficiali dell'Ufficio Internazionale dei Pesi e delle Misure, nel centenario dal 1889 al 2014, la costanza qualitativa degli altri chilogrammi originali e del chilogrammo originale internazionale è cambiata di circa 50 microgrammi. Ciò dimostra l'esistenza di un problema di stabilità del parametro di riferimento fisico dell'unità di misura della qualità. Sebbene la variazione di 50 microgrammi possa sembrare irrisoria, ha un impatto significativo su alcuni settori di fascia alta.
Se le costanti fisiche di base vengono utilizzate per sostituire il chilogrammo, la stabilità dell'unità di massa non sarà influenzata dallo spazio e dal tempo. Pertanto, nel 2005, il Comitato Internazionale dei Pesi e delle Misure ha redatto un quadro per l'utilizzo delle costanti fisiche di base per definire alcune unità di misura fondamentali del Sistema Internazionale di Unità. Si raccomanda di utilizzare la costante di Planck per definire l'unità di massa del chilogrammo e si incoraggiano i laboratori nazionali competenti a svolgere attività di ricerca scientifica in materia.
Pertanto, alla Conferenza internazionale di metrologia del 2018, gli scienziati hanno votato per smantellare ufficialmente il prototipo internazionale del chilogrammo e hanno cambiato la costante di Planck (simbolo h) come nuovo standard per ridefinire il "kg".
Data di pubblicazione: 05-03-2021