SEGNALATO DAL DR. GIUSEPPE COTELLESSA (ENEA)
Il “kilogrammo” verso la pensione
dopo 129 anni. Pronta una nuova definizione.
Il NIST-4, la speciale bilancia
statunitense che ha misurato la costante di Planck con una precisione di 34
parti per miliardo. L'anno prossimo potrebbe fare ancora meglio. Gli scienziati
hanno compiuto un passo fondamentale verso una nuova e migliore definizione del
chilogrammo, grazie alla misura di una grandezza fisica fondamentale, la
costante di Planck. Per capire l'importanza di questa rivoluzione e delle sue
conseguenze è necessario fare un passo indietro e spiegare almeno per sommi capi
che cosa sono le definizioni delle unità di misura e come vengono calcolate. La
Conférence générale des poids et mesures (CGPM) è l'ente intergovernativo che
si occupa di definire rigorosamente le unità del Sistema Internazionale di
Unità di Misura (SI). Tutte le unità delle grandezze fondamentali del SI sono
definite in termini di ripetibili e misurabili fenomeni fisici, tranne una. Mentre
il metro è definito come lo spazio percorso dalla luce del vuoto, il secondo è
messo in relazione alla durata della radiazione di un ben preciso atomo, e così
via, il chilogrammo, l'unità fondamentale di misura della massa nel SI, è
definito come "la massa del prototipo internazionale del
chilogrammo", conservato nell'Ufficio internazionale dei pesi e delle
misure (BIPM) a Sèvres, in Francia. Il problema del definire una grandezza
fisica in relazione a un manufatto - invece che rispetto a un fenomeno fisico -
è che esso è soggetto all'usura del tempo e alle contaminazioni. Infatti,
nonostante le importanti precauzioni prese, il prototipo internazionale di
chilogrammo non ha una massa stabile.
Gli scienziati hanno paura a usare questo campione per timore di
contaminarlo ulteriormente, quindi utilizzano uno dei prototipi nazionali
presenti nei laboratori di metrologia di diversi Paesi. A complicare
ulteriormente le cose si aggiunge il fatto che delle sette unità fondamentali
di misura del SI, solo il kelvin (unità di misura della temperatura), il
secondo e il chilogrammo hanno definizioni indipendenti, tutte le altre unità
di misura fondamentali sono legate alle definizione delle unità
indipendenti. Questo comporta che -
nonostante le variazioni riscontrante nel prototipo internazionale siano
tipicamente dell'ordine di un miliardesimo della sua massa - una piccola
variazione del campione di chilogrammo si propaga a cascata nelle definizioni
di altre unità di misura. Per questi motivi la CGPM ha proposto diverse nuove
possibili definizioni del chilogrammo basate su costanti fisiche, invece di un
manufatto. Tuttavia, per poter adottare una nuova definizione, la CGPM richiede
anche che siano disponibili per quella costante almeno due misurazioni del
tutto indipendenti e che abbiano un elevatissimo grado di accordo fra di loro. Uno
dei più promettenti candidati per rimpiazzare il prototipo internazionale del
chilogrammo è la misura della costante di Planck, indicata dai fisici con h,
che mette in relazione la frequenza di un fotone – la particella di cui è
costituita la luce – con la sua energia e che svolge un ruolo fondamentale in
tutta la teoria della meccanica quantistica. La miglior misura della costante
di Planck attualmente disponibile è stata ottenuta dal National Research
Council del Canada, con un'incertezza di 19 parti per miliardo.
Inoltre, lo statunitense National Institute of
Standards and Technology (NIST) ha da poco realizzato una misura della costante
di Planck compatibile con quella canadese, con una incertezza di 34 parti per
miliardo, e si propone di fare ancora meglio. Infatti, il NIST dovrebbe
riuscire entro l'anno prossimo a calcolare nuovamente e con maggiore precisione
la costante di Planck, facendo scendere l'incertezza sotto la soglia di 20
parti per miliardo richiesta dal CGPM.
Se l'istituto statunitense dovesse centrare questo obiettivo, già nel
2018 i tempi potrebbero essere maturi per avere una nuova definizione di
chilogrammo e mandare in pensione il prototipo internazionale dopo 129 anni di
onorata carriera.
Da:
http://www.repubblica.it/scienze/2016/07/03/news/il_chilogrammo_andra_in_pensione_dopo_129_anni_arriva_una_nuova_definizione-143343893/?ref=fbpr
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DI MARCO LA ROSA
SONO EDIZIONI OmPhi Labs
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