Il chilogrammo non è più una cosa. Invece, è un'idea astratta di luce ed energia.
Ad oggi (20 maggio), i fisici hanno sostituito il vecchio chilogrammo - un cilindro di platino-iridio di 130 anni che pesa 1 kg in una stanza in Francia - con una misurazione astratta e immutata basata su quadrilioni di particelle di luce e costante di Planck (una caratteristica fondamentale del nostro universo).
In un certo senso, questo è un risultato grandioso (e sorprendentemente difficile). Il chilogrammo è fissato per sempre ora. Non può cambiare nel tempo poiché il cilindro perde un atomo qui o un atomo lì. Ciò significa che gli umani potrebbero comunicare questa unità di massa, in termini di scienza grezza, agli alieni spaziali. Il chilogrammo ora è una semplice verità, un'idea che può essere portata ovunque nell'universo senza preoccuparsi di portare un cilindro con te.
E ancora ... e allora? In pratica, il nuovo chilogrammo pesa, in poche parti per miliardo, esattamente come il vecchio chilogrammo. Se ieri hai pesato 93 chilogrammi, peserai 93 chilogrammi oggi e domani. Solo in alcune strette applicazioni scientifiche la nuova definizione farà la differenza.
La cosa davvero affascinante qui non è che, praticamente parlando, il modo in cui molti di noi usano il chilogrammo cambierà. È così dannatamente difficile che sia stata definita una rigorosa unità di massa.
Altre forze fondamentali sono state da tempo comprese in termini di realtà fondamentale. Un secondo di tempo? Una volta, secondo il National Institute of Standards and Technology (NIST), è stato definito in termini di oscillazioni di un orologio a pendolo. Ma ora gli scienziati comprendono un secondo come il tempo impiegato da un atomo di cesio 133 per attraversare 9.192.631.770 cicli di rilascio della radiazione a microonde. Un metro? Questa è la distanza che la luce percorre in 1 / 299.792.458 ° di secondo.
Ma la massa non è così. Di solito misuriamo i chilogrammi in termini di peso: quanto spinge questa cosa su una scala? Ma questa è una misurazione che dipende da dove si esegue la pesatura effettiva. Quel cilindro in Francia peserebbe molto meno se lo portassi sulla luna, e anche un pochino più o un po 'meno se lo portassi in altre parti della Terra.
Come spiega il NIST, il nuovo chilogrammo si basa sulla relazione fondamentale tra massa ed energia - la relazione in parte spiegata in E = mc ^ 2 di Einstein, il che significa che l'energia è uguale alla massa per la velocità della luce al quadrato. La massa può essere convertita in energia e viceversa. E, rispetto alla massa, l'energia è più facile da misurare e definire in termini discreti.
Questo grazie a un'altra equazione, anche più vecchia di E = mc ^ 2. Il fisico Max Planck mostrò nel 1900 che E = hv, secondo il NIST. Ha mostrato che, su una scala abbastanza piccola, l'energia può andare su e giù, e solo a passi. E = hv significa che l'energia è uguale a "v" - la frequenza di alcune particelle, come un fotone - moltiplicata per "h" - il numero 6,62607015 × 10 ^ meno34 noto anche come costante di Planck.
"v" in E = hv deve essere sempre un numero intero, come 1, 2, 3 o 6.492. Non sono ammesse frazioni o decimali. Quindi, l'energia è per sua natura discreta, andando su e giù a passi di "h" (6,62607015 × 10 ^ meno34).
Il nuovo chilogrammo riunisce E = mc ^ 2 ed E = hv. Ciò consente agli scienziati di definire la massa in termini della costante di Planck, una caratteristica immutabile dell'universo. Una coalizione internazionale di laboratori scientifici si è riunita per effettuare le misurazioni più precise della costante di Planck, certo entro poche parti per miliardo. La massa del nuovo chilogrammo corrisponde all'energia di 1,4755214 volte 10 ^ 40 fotoni che oscillano alle stesse frequenze degli atomi di cesio 133 usati negli orologi atomici.
Non è la cosa più semplice rimanere su una scala. Ma, come idea, è molto più portatile di un cilindro in lega platino-iridio.
