Come cambieranno le unità di misura / How the measurement units will change

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Lo scopo? Riuscire finalmente a parlare un linguaggio scientifico universale.

Fissare degli standard sempre più rigorosi per riuscire finalmente a parlare un linguaggio scientifico universale. È la sfida che hanno accettato tutti gli scienziati del mondo, che a luglio scorso hanno presentato delle nuove unità di misura e che proprio la prossima settimana verranno discusse da un team di esperti della Conferenza Generale sui Pesi e le Misure(Cgpm), una delle tre organizzazioni costituite per gestire il Sistema internazionale di unità di misura.

Più precisamente, le unità di misura in questione sarebbero ben 4: ampère, kelvin, chilogrammo e mole. Ma non c’è da preoccuparsi: le nuove proposte saranno talmente vicine ai valori attuali che quasi neanche ce ne accorgeremo.

Tuttavia la questione è più lunga e complicata di quanto possa sembrare. Basti pensare che da millenni noi esseri umani ci rivolgiamo al cielo per scandire il tempo: ogni volta che il nostro pianeta ruota intorno al proprio asse, abbiamo vissuto un giorno in più. Dividiamo, poi, quello che noi abbiamo chiamato giorno in frazioni più piccole: l’ora, il minuto e il secondo. Ma la Terra è un orologio imperfetto: la sua orbita e la sua rotazione variano leggermente da un anno all’altro.

Ed è proprio per questo che dal 1967, la comunità scientifica ha deciso che il secondo scientifico non avrebbe avuto più niente a che fare con il cielo e i corpi celesti. Ora, infatti, viene calcolato in base alle proprietà di un atomo di cesio: quando viene illuminato con un laser in condizioni ben precise, produce microonde, ovvero un tipo di radiazione a radiofrequenza.

E, così, sempre nello stesso anno la Conferenza generale sui pesi e le misure (Cgpm) ha ufficialmente definito il secondo come 9.192.631.770 cicli di quell’onda. “Bisogna avere un sistema di misura basato su elementi della natura che non variano”, spiega David Newell, fisico del National Institute of Standards and Technology (Stati Uniti).

Stesso discorso vale per il chilogrammo. Per quasi 130 anni, questa unità di misura è stata definita semplicemente come la massa di un cilindro (di dimensioni fissate, naturalmente) di una lega di platino-iridio e pari alla massa di un litro (decimetro cubo) di acqua distillata. Niente di più. A partire da novembre prossimo, invece, sarà calcolato dalla costante di Planck, un numero associato alle più piccole unità di energia dell’universo. Il prossimo anno, il kelvin, che è equivalente al grado Celsius, sarà definito da un numero noto come costante di Boltzmann, che mette in relazione il moto dei singoli atomi a una determinata temperatura. Al momento, il kelvin è pari a 1/273,16della temperatura assoluta del punto triplo dell’acqua, ovvero la temperatura e la pressione alle quali ghiaccio, vapore e acqua liquida possono coesistere.

Cosa c’è di più rigoroso e corretto di un atomo di cesio o della costante di Planck? Queste unità di misura sono state create dalla natura e per questo sono invariabili e non posso modificarsi. A riguardo, gli scienziati amano raccontare una strana storiella sugli alieni per aiutare a comprendere l’universalità di queste costanti. In poche parole, “gli alieni possono prendere un atomo di cesio e realizzare la nostra definizione del tempo”, precisa Newell. “La diplomazia intergalattica dovrà cominciare proprio da qui, perché le costanti fondamentali sono le più vicine che abbiamo per un linguaggio davvero universale”.

ENGLISH

The purpose? Finally, to be able to speak a universal scientific language.

Strengthen ever more stringent standards in order to finally speak a universal scientific language. This is the challenge that has been accepted by all the world's scientists who presented new units in July and that next week will be debated by a team of experts from the General Conference on Weights and Measures (CGPM), one of the three organizations set up to manage the International Unit of Measurement Unit.

Specifically, the units in question would be 4: Amp, Kelvin, Kilogram and Mole. But there is no need to worry: new proposals will be so close to current values that we will hardly even notice.

However, the issue is longer and more complicated than it may seem. Suffice it to think that for thousands of years we human beings turn to heaven to sketch time: every time our planet rotates around its axis, we have lived a day longer. We divide what we have called the day in smaller fractions: the hour, the minute, and the second. But Earth is an imperfect clock: its orbit and its rotation vary slightly from year to year.

And that is precisely why since the 1967 scientific community has decided that the second scientist would have nothing more to do with heaven and celestial bodies. Now, in fact, it is calculated on the basis of the properties of a cesium atom: when it is illuminated with a laser under precise conditions, it produces microwave, that is, a type of radiofrequency radiation.

And so, in the same year, the General Conference on Weights and Measures (CGPM) officially defined the second as 9,192,631,770 cycles of that wave. "We need to have a measurement system based on nature elements that do not vary," says David Newell, a physicist of the National Institute of Standards and Technology (USA).

The same argument applies to the kilogram. For almost 130 years, this unit of measurement has been defined simply as the mass of a cylinder (of a fixed size, of course) of a platinum-iridium alloy and equal to the mass of a liter (cubic decimeter) of distilled water. Nothing more. Starting next November, however, will be calculated by Planck's constant, a number associated with the smallest energy units in the universe. Next year, Kelvin, which is equivalent to the Celsius degree, will be defined by a number known as Boltzmann's constant, which relates the motion of individual atoms to a certain temperature. At present, kelvin is equal to 1 / 273.16 of the absolute temperature of the triple point of water, ie the temperature and pressure at which ice, steam and liquid water can coexist.

What is more rigorous and correct than a Planck cesium or constant? These units of measure are created by nature and are therefore invariable and can not be changed. In this regard, scientists love to tell a strange story about aliens to help understand the universality of these constants. In a nutshell, "aliens can take a cesium atom and realize our time definition," says Newell. "Intergalactic diplomacy will have to start right here because the fundamental constants are the closest we have to a truly universal language."

Da:

https://www.wired.it/scienza/lab/2017/08/31/perfezionare-unita-misura/