nos Estados Unidos, ainda usamos unidades imperiais: libras e onças. Mas, na verdade, todas as nossas medições são derivadas do Sistema Internacional de unidades, ou SI, que usa metros e quilogramas como as unidades fundamentais de comprimento e massa.quando se trata de massa nos EUA, tudo remonta a estes cilindros em forma de disco, que são precisamente maquinados para pesar 1 quilograma. Oficialmente, nos EUA, 1 libra é definida como 0,45359237 kg. Um pé é definido como 0,3048 metros.

mas o sistema nem sempre foi tão ordenado. Antes da Revolução francesa e da invenção do sistema métrico, os sistemas de pesos e medidas em todo o mundo eram uma confusão caótica, indisciplinada.”Imagine um mundo onde cada vez que você viajava você tinha que usar diferentes conversões para as medidas, como nós fazemos para a moeda”, explica Madhvi Ramani da BBC. “Este foi o caso antes da Revolução francesa no final do século XVIII, onde pesos e medidas variavam não só de nação para nação, mas também dentro das Nações.”

A revolução francesa estava prestes a derrubar velhas, arcaicas, hierarquias caóticas deixadas da era feudal e a refazer a sociedade com princípios igualitários em mente.inspirado pela revolução, os cientistas na época queriam começar de novo em um novo sistema consistente de medição, baseando unidades não em mandatos arbitrários de Reis, mas na natureza. O objetivo era criar um sistema de medição “para todos os tempos, para todas as pessoas.”

assim, quando o Bureau Internacional de pesos e medidas foi fundado na França no final de 1800, o metro — a unidade padrão de comprimento — foi criado para ser um dez milionésimo da distância do Polo Norte para o Equador. A grama tem inspiração de densidade da água É aproximadamente igual à massa de 1 centímetro cúbico de água mantidos a 4°C.

Para divulgar essas novas unidades — para certificar-se de que todos no mundo, entendia — os inventores do sistema métrico decidiu criar objetos físicos, para encarnar, e defini-los. Fizeram uma barra de metal com exactamente 1 metro de comprimento. Eles criaram o Big K para representar a massa de 1 quilograma, ou 1.000 gramas.desde o século XIX, todas as relíquias físicas do antigo sistema métrico foram substituídas por medições afixadas a forças constantes da natureza. O medidor foi originalmente definido como uma proporção do tamanho da Terra. Mas nem a forma do mundo é permanente. A terra pode nem ser permanente. Assim, hoje, o medidor é definido pela velocidade da luz. O segundo é fixado no movimento dos átomos do elemento césio.

apenas o quilograma ainda é definido por um objeto físico, por enquanto.o que é esta nova definição de quilograma? Prepara-te, porque é um pouco complicado.

A ciência de redefinir o quilograma em termos da constante de Planck, explicou a votação de sexta-feira na Conferência Geral sobre pesos e medidas aprovada por unanimidade. Mas as mudanças só entrarão em vigor em maio de 2019. Quando a mudança vem, aqui é como o quilograma será definida no Sistema Internacional de Unidades:

O quilograma, símbolo kg, é a unidade SI de massa. Define-se tomando o valor numérico fixo da constante de Planck h como 6.626 070 15 × 10-34 quando expresso na unidade J s, que é igual a kg m2 s -1 , onde o medidor e o segundo são definidos em termos de C e ∆vCs.

What the heck?é muito mais difícil de explicar do que um pedaço de metal em França. Mas vamos tentar.

basicamente, a Conferência Geral sobre pesos e medidas irá fixar o valor da constante de Planck, que descreve como os bits mais pequenos de matéria libertam energia em passos discretos ou pedaços (chamados quanta).com a votação na sexta-feira, a constante de Planck será agora e para sempre definida como 6,62607015 × 10-34 m2 kg/S. e a partir deste valor fixo da constante de Planck, os cientistas podem derivar a massa de um quilograma.

Este esforço de redefinição levou décadas porque a constante de Planck é minúscula (começa com um ponto decimal e é seguida por 33 zeros) e teve de ser calculada para uma margem de erro super-minúscula. O trabalho exigiu medições cuidadosas com uma máquina incrivelmente complicada chamada de equilíbrio de Kibble (mais sobre isso abaixo), bem como observações de uma esfera extremamente redonda de silício.essa explicação pode parecer estranha. E é. Mas para melhor apreciá — lo, é útil olhar como o medidor — a unidade padrão de comprimento do mundo-foi redefinido em termos da velocidade da luz como um exemplo de por que isso era necessário.

O medidor foi originalmente definido como o comprimento de uma barra no International Bureau of Weights and Measures em França. Foi então redefinido para ser igual a um certo comprimento de onda da radiação.) Mais uma vez, o problema com esta definição foi a sua imprecisão. Não foi baseado em Propriedades imutáveis do universo.

velocidade da luz, por outro lado, é um imutável 299.792.458 metros por segundo. Não importa onde estejas, os cientistas acreditam, continua a mesma coisa. (Pelo menos, se mudar, isso iria melhorar quase tudo o que sabemos sobre física.)

em 1983, os físicos tinham ficado muito bons na medição da velocidade da luz. Então eles usaram-no para fixar o comprimento do medidor para sempre, para torná-lo permanente. Aqui está como: eles redefiniram o medidor para ser igual à distância que a luz viaja no vácuo em 1/299, 792, 458 de um segundo. Essencialmente, a definição do medidor é agora cozida na definição da velocidade da luz.há uma poesia nisto: os cientistas pegaram no medidor-uma medida de comprimento arbitrária inventada pelos humanos — e fixaram-no a uma constante universal. Nossas medidas humanas bagunçadas transcenderam sua bagunça humana; elas foram fundidas com uma verdade eterna.

O novo medidor definido pela luz é o mesmo comprimento que o antigo medidor padrão em Paris. Mas ao contrário do velho padrão de Paris, agora a definição do medidor nunca pode mudar.

a mesma coisa está acontecendo com a constante de Planck. Como a velocidade da luz, a constante de Planck é uma verdade universal que nunca mudará.

ao definir um valor final da constante de Planck — cujas unidades incluem o quilograma, assim como as unidades da velocidade da luz incluem o medidor — o tamanho de um quilograma é estável para sempre. Você também pode pensar nisso assim: o quilograma foi ancorado à constante de Planck, onde ele descansará, para sempre.

(talvez se você tem lido de perto, você notou que há um pequeno problema de galinha e ovo aqui. Como você procura definir um medidor em termos de velocidade da luz se suas medições da velocidade da luz também contêm a unidade “medidor”? É a mesma coisa para a constante de Planck: contém quilogramas em suas unidades. Resposta curta: é por isso que as pessoas que trabalham nesses problemas têm PhDs.)

o equilíbrio de Kibble é a máquina que torna tudo isto possível

redefinir o quilograma em termos de Planck tem sido um desafio imenso, um desafio que levou décadas a ser concluído.para um, os cientistas tinham de ser capazes de medir a constante de Planck a um grau extremamente preciso. Se a nossa estimativa da velocidade da luz tivesse uma grande margem de erro, não seria uma âncora fiável para medir um metro. O mesmo vale para o Planck.

Por décadas, os cientistas da NIST, bem como alguns outros laboratórios ao redor do mundo, têm usado uma máquina chamada o equilíbrio de Kibble (às vezes referido como o equilíbrio de watt) para medir com precisão a constante de Planck a um nível suficientemente cuidadoso que pode ser usado para redefinir o quilograma.tal como os padrões do quilograma, a balança de Kibble está alojada no subsolo profundo da NIST. É construído sobre um Chão de concreto que pode literalmente flutuar acima da fundação do edifício para isolar melhor o seu equipamento sensível de quaisquer vibrações do resto das instalações. Tenho de usar uma rede de plástico sobre o cabelo e os sapatos para ir vê-la, porque qualquer pedaço de lixo pode deitá-la fora da calibração.se os vitorianos tivessem construído uma máquina do tempo e o tivessem estacionado numa cervejaria, imagino que seria algo assim.