O Amanhecer de uma Nova Era

Desde maio de 2019, a massa de um quilograma já não se baseia no Protótipo Internacional do Quilograma (IPK) em Paris. Agora, ela é definida definido usando constantes físicas fundamentais. A METTLER TOLEDO desempenhou um papel decisivo nesta mudança histórica.

Quanto pesa exatamente um quilograma? O Sistema Internacional de Unidades (SI) redefiniu recentemente as unidades base de medição, que agora são derivadas de constantes físicas fundamentais. 

Até agora, o IPK em Paris serviu como referência para a massa de um quilograma. No entanto, a massa do cilindro metálico mudou ao longo de muitas décadas. A massa do IPK e dos quilogramas nacionais em todo o mundo variava sem controle. Para o mundo da metrologia, essa condição era insustentável.

Centenas de cientistas em todo o mundo trabalharam para revisar o quilograma ao longo de várias décadas. Numerosos funcionários da METTLER TOLEDO foram envolvidos desde o início. "Esta é a maior revolução que a metrologia experimentou em mais de 200 anos", diz Luis Cachon, Diretor de Metrologia Legal na METTLER TOLEDO.

A METTLER TOLEDO contribuiu significativamente para duas soluções que suportam a nova definição. Por exemplo, através do desenvolvimento do M_one, um comparador de massa para a calibração de massa nos mais altos níveis de precisão. Os institutos nacionais de metrologia, como o renomado Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) na Alemanha, utilizam o M_one para determinar a massa de novos objetos esféricos de referência de silício ultrapuro. Uma vantagem do silício monocristalino é que sua estrutura atômica é uniformemente disposta em todo o cristal. Depois de medir o volume e a superfície de uma esfera de silício, os cientistas podem determinar quantos átomos ela contém. Assim, o quilograma pode então ser definido usando o número de seus átomos – e não é mais dependente de uma massa de referência local. Institutos de metrologia em todo o mundo, equipados com esta tecnologia, podem duplicar este processo. "Qualquer pessoa que tenha o equipamento pode, basicamente, produzir seu próprio quilograma", confirma Javier Levitt, da Divisão de Laboratório.

Outra maneira de definir o quilograma é usar uma balança de watt. No Instituto Federal de Metrologia Suíço (METAS) em Berna, os físicos utilizam uma balança de watts para comparar a energia mecânica com a elétrica. A balança usa força eletromagnética para suspender uma massa. Também neste experimento, é utilizada uma célula de medição METTLER TOLEDO, juntamente com a M_one, indispensável para a transferência do quilograma.

Os vários institutos nacionais de metrologia podem escolher qual das duas variantes empregar. "No geral, usar como base as constantes fundamentais da natureza garante que a unidade do quilograma se torne mais estável", diz Luis Cachon. "O aumento de precisão em termos de determinação de massa está avançando na mesma velocidade do progresso tecnológico."

Para os consumidores, no entanto, nada mudará. Esta redefinição não tem impacto na vida diária fora dos institutos de metrologia. Mas o que acontecerá ao Protótipo Internacional do Quilograma depois de 20 de maio? O plano é permanecer onde está armazenado atualmente — o Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM). A estabilidade da sua massa continuará a ser medida periodicamente.