Quanto pesa un chilogrammo? Gli scienziati hanno esplorato questo problema apparentemente semplice per centinaia di anni.
Nel 1795, la Francia promulgò una legge che stabiliva che il “grammo” fosse “il peso assoluto dell’acqua in un cubo il cui volume è pari a un centesimo di metro alla temperatura in cui il ghiaccio si scioglie (cioè 0°C)”. Nel 1799, gli scienziati scoprirono che il volume dell’acqua è più stabile quando la densità dell’acqua è massima a 4°C, quindi la definizione di chilogrammo è cambiata in “la massa di 1 decimetro cubo di acqua pura a 4°C ”. Ciò ha prodotto un chilogrammo originale di platino puro, il chilogrammo è definito uguale alla sua massa, che è chiamato 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 più vicina al chilogrammo d'archivio come chilogrammo originale internazionale. Il peso di un “chilogrammo” è definito da un cilindro in lega di platino-iridio (90% platino, 10% iridio), che misura circa 39 mm di altezza e diametro, ed è attualmente conservato in un seminterrato alla periferia di Parigi.
Chilogrammo originale internazionale
Sin dall’Illuminismo, la comunità dei rilevatori si è impegnata a creare un sistema di rilevamento universale. Sebbene sia un modo fattibile di utilizzare l'oggetto fisico come punto di riferimento della misurazione, poiché l'oggetto fisico viene facilmente danneggiato da fattori artificiali o ambientali, la stabilità ne risentirà e la comunità delle misurazioni ha sempre voluto abbandonare questo metodo il prima possibile. possibile.
Dopo che il chilogrammo ha adottato la definizione originale internazionale di chilogrammo, sorge una domanda di cui i metrologi sono molto preoccupati: quanto è stabile questa definizione? Andrà alla deriva nel tempo?
Va detto che questa domanda 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 chilogrammi in lega di platino-iridio, uno dei quali è il chilogrammo internazionale. Il chilogrammo originale viene utilizzato per definire l'unità di massa chilogrammo e gli altri 6 pesi realizzati con lo stesso materiale e lo stesso processo vengono utilizzati come parametri di riferimento secondari per verificare se vi è una deriva nel tempo tra loro.
Allo stesso tempo, con lo sviluppo della tecnologia ad alta precisione, abbiamo bisogno anche di misurazioni più stabili e accurate. Pertanto è stato proposto un piano per ridefinire l'unità di base internazionale con costanti fisiche. Usare 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, nei 100 anni dal 1889 al 2014, la consistenza qualitativa degli altri chilogrammi originali e del chilogrammo originale internazionale è cambiata di circa 50 microgrammi. Ciò dimostra che esiste un problema con la stabilità del benchmark fisico dell'unità di qualità. Anche se la variazione di 50 microgrammi sembra piccola, ha un grande impatto su alcuni settori di fascia alta.
Se le costanti fisiche di base vengono utilizzate per sostituire il riferimento fisico del chilogrammo, la stabilità dell'unità di massa non sarà influenzata dallo spazio e dal tempo. Pertanto, nel 2005, il Comitato Internazionale per i Pesi e le Misure ha redatto un quadro per l'uso delle costanti fisiche di base per definire alcune unità di base del Sistema Internazionale di unità. Si raccomanda di utilizzare la costante di Planck per definire l'unità di massa del chilogrammo e di incoraggiare i laboratori competenti a livello nazionale a svolgere il relativo lavoro di ricerca scientifica.
Pertanto, alla Conferenza internazionale sulla 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”.
Orario di pubblicazione: 05-marzo-2021