Scienza

Mi dia un chilo di pane….

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SI fa presto a dire chilogrammo. Da secoli gli uomini si sono posti l’obiettivo di assicurare un perfetto ed uniforme sistema di misurazione. Ogni paese ha un suo istituto di metrologia ovvero la disciplina inerente le misurazioni delle grandezze fisiche, l’analisi e il calcolo dimensionale, la scelta dei sistemi di unità di misura. Per motivi storici (i francesi del secolo dei Lumi erano fanatici delle misure) l’Ufficio Internazionale dei Pesi e delle Misure risiede in un sobborgo di Parigi. Il BIMP è l’ente di riferimento di tutti gli enti di riferimento e controlla che le sue “succursali” rispettino rigorosamente determinati standard.

Uno dei più bizzarri compiti dell’Ufficio Internazionale dei pesi e delle misure è stata la conservazione del chilogrammo campione, il Grand Kilo, l’unità ufficiale di misura della massa. Si tratta di un cilindro fatto per il 90% di platino, con un diametro di circa 5 cm. La conservazione di questo prototipo internazionale è stata realizzata con i più rigorosi criteri: viene utilizzato un sotterraneo blindato, per la cui apertura occorre l’uso contemporaneo di tre diverse chiavi, custodite da tre personalità del Bureau international des poids et mesures. L’apertura avviene previa autorizzazione del Comitato Internazionale dei Pesi e delle Misure.

Le condizioni di temperatura, pressione e umidità sono costanti e si evita il contatto con la polvere tenendo il prototipo sotto tre campane di vetro. Tale prototipo veniva usato per le comparazioni (ogni 40 anni circa).  Altri campioni dell’unità di massa, realizzati per gli stati aderenti alla Convenzione del Metro differiscono dal capostipite per ±0,3 mg. Sei di tali campioni servivano a ricostruire il prototipo internazionale nel malaugurato caso questo dovesse divenire inservibile.

Il platino fu scelto per la sua densità che limita il contatto con l’aria, per essere un buon conduttore che riduce quindi la formazione di elettricità statica che potrebbe alterare il numero degli atomi ed infine per la sua durezza che riduce i rischi di micro graffi. Nonostante tutte queste precauzioni durante una serie di controlli avvenuti negli anni Novanta dello scorso secolo ci si accorse che il chilogrammo ufficiale aveva perso perso una quantità di massa equivalente ad un’impronta digitale e nessuno ne conosce le cause.

La scomodità legata all’accessibilità dei campioni unita alla loro dubbia accuratezza hanno convinto i tecnici e gli scienziati a cercare una definizione di chilogrammo maggiormente soddisfacente e correlata come per le altre unità di misura a delle costanti della fisica.

Per questo dopo alcuni anni di studio e di riflessioni ed aver soppesato diverse opzioni per sostituire il glorioso Grand Kilo, con votazione avvenuta il 16 novembre 2018, il Bureau international des poids et mesures ha stabilito che, dopo il 20 maggio 2019, il chilogrammo viene definito tramite una proprietà fisica correlata ad una costante fondamentale , ossia come la quantità di massa per compensare una forza in una Bilancia di Watt percorsa da una data quantità di corrente; utilizzando le definizioni di volt e di ohm, tale misurazione è correlata alla Costante di Planck (6,626 070 15 × 10–34 J s). Una bilancia di Watt  è uno strumento di misurazione sperimentale elettromeccanica che misura il peso di un oggetto di test in maniera precisa usando la forza della corrente elettrica e la tensione elettrica.

Con questa innovazione il chilogrammo si allinea alle altre misure internazionali (metro, secondo, ampere, kelvin, candela e radiante) che si fondano tutte su costanti della fisica e di cui magari parleremo in un prossimo post.

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