Rumo a um quilograma que não muda com o tempo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/11/2010

A chamada Balança de Watt (Watt Balance Experiment) é uma das tentativas de criar um "quilograma eletrônico", definido em termos da constante de Planck.
[Imagem: Steiner/NIST]

Novo SI

Nos primeiros passos daquilo que poderá ser um avanço histórico na ciência, especialistas de todo o mundo estão se empenhando em um esforço para a criação de um novo Sistema Internacional de Unidades (SI).

O SI é o sistema métrico, a base de todas as medidas usadas na indústria, no comércio, na ciência e em inúmeros aspectos da vida cotidiana.

O "Novo SI", que deverá ser baseado em sete constantes da natureza, permitirá aos cientistas expressarem os resultados de suas pesquisas em novos patamares de consistência e precisão.

Quilograma padrão

A mudança mais significativa do SI deverá ser no quilograma, a única das sete unidades básicas do sistema que ainda é definida em termos de um artefato material.

O quilograma padrão é um cilindro de uma liga de platina e irídio, fundido 130 anos atrás, e que fica guardado em um ambiente controlado no Bureau Internacional de Pesos e Medidas, na França.

O "quilograma físico" cria muitos problemas a longo prazo porque sua massa muda ligeiramente ao longo do tempo - em tempos de medições em escala dos femto (10^-15) e atto (10^-18), esse "ligeiramente" ganha proporções muito significativas.

A revisão, ainda em estágio de proposta, "coloca o SI em uma fundação sólida. Vamos nos livrar do último artefato," diz Ambler Thompson, um dos participantes do esforço internacional.

Em 1983, o mundo livrou-se do "metro material", que deixou de ser representado por uma barra metálica e passou a equivaler à distância que a luz percorre em 1/299.792.458 segundos.

Quilograma para medir luz?

Se você acha que o quilograma e seus múltiplos e frações são importantes apenas quando você sobe na balança, é melhor fazer uma revisão também em seus conceitos: por exemplo, tente comparar a luz emitida por dois LEDs e você não conseguirá se livrar do velho cilindro de platina e irídio.

Isto porque, no SI atual, não é apenas a unidade de massa que depende do quilograma. As definições para o Ampere (corrente elétrica), mol (quantidade de substância) e candela (intensidade luminosa), todos dependem dele.

Por exemplo, um mol é definido como o número de átomos de carbono 12 cuja massa total é de 12 gramas. Tente destrinchar as diversas definições de outras unidades e, bem no fundo, você encontrará os rastros bem plantados da unidade de massa.

A nova proposta define o quilograma em termos da constante de Planck h, uma constante importante na física quântica, que é expressa em unidades contendo o quilograma.

O valor atualmente aceito da constante de Planck é 6,626068 × 10^-34 m² kg/s.

Constantes físicas

O novo SI deverá se basear nos valores fixos de sete constantes, que definirão as sete unidades básicas, das quais todas as outras dependerão.

Por exemplo, o Ampere será definido em termos da carga elétrica de um próton, o kelvin em termos da constante de Boltzmann e o mol em termos da constante de Avogadro.

As sete unidades básicas são o segundo (tempo), o metro (comprimento), o quilograma (massa), o Ampere (corrente elétrica), o kelvin (temperatura termodinâmica), o mol (quantidade de substância) e a candela (intensidade luminosa).

E o que falta para que o Novo Sistema Internacional de Unidades seja ratificado? Por uma dessas ironias do destino, faltam... melhores medições.

Faltam medições que estabeleçam valores mais precisos das diversas constantes, sobretudo das constantes de Planck, Avogadro e Boltzmann.