O quilograma não é mais uma coisa. Em vez disso, é uma ideia abstrata sobre luz e energia.
Até hoje (20 de maio), os físicos substituíram o quilograma antigo - um cilindro de platina e irídio de 130 anos, pesando 1 kg, sentado em uma sala na França - por uma medida abstrata e imutável, baseada em quatrilhões de partículas de luz e constante de Planck (uma característica fundamental do nosso universo).
Em certo sentido, essa é uma grande conquista (e surpreendentemente difícil). O quilograma está consertado para sempre agora. Não pode mudar com o tempo, pois o cilindro perde um átomo aqui ou ali. Isso significa que os humanos poderiam comunicar essa unidade de massa, em termos de ciência bruta, aos alienígenas do espaço. O quilograma agora é uma verdade simples, uma ideia que pode ser transportada para qualquer lugar do universo sem se preocupar em trazer um cilindro com você.
E ainda ... e daí? Na prática, o novo quilograma pesa, chegando a algumas partes por bilhão, exatamente o mesmo que o quilograma antigo. Se você pesou 93 kg ontem, pesará 93 kg hoje e amanhã. Somente em poucas aplicações científicas restritas a nova definição fará alguma diferença.
O que é realmente fascinante aqui não é que, na prática, a maneira como a maioria de nós usa o quilograma mudará. É muito difícil definir rigorosamente uma unidade de massa.
Outras forças fundamentais já foram entendidas em termos de realidade fundamental. Um segundo de tempo? Uma vez, de acordo com o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST), foi definido em termos de oscilações de um relógio de pêndulo. Mas agora os cientistas entendem um segundo como o tempo que leva um átomo de césio 133 para passar por 9.192.631.770 ciclos de liberação de radiação de microondas. Um metro? Essa é a distância que a luz percorre em 1 / 299.792.458º de segundo.
Mas massa não é assim. Geralmente medimos quilos em termos de peso - quanto isso diminui em uma balança? Mas essa é uma medida que depende de onde você realiza a pesagem real. Esse cilindro na França pesaria muito menos se você o trouxesse para a lua, e até um pouquinho mais ou um pouquinho menos se você o trouxesse para outras partes da Terra.
Como o NIST explica, o novo quilograma é baseado na relação fundamental entre massa e energia - a relação parcialmente explicitada em E = mc ^ 2 de Einstein, o que significa que a energia é igual a massa vezes a velocidade da luz ao quadrado. A massa pode ser convertida em energia e vice-versa. E, comparada à massa, a energia é mais fácil de medir e definir em termos discretos.
Isso é graças a outra equação, ainda mais antiga que E = mc ^ 2. O físico Max Planck mostrou em 1900 que E = hv, de acordo com o NIST. Ele mostrou que, em uma escala suficientemente pequena, a energia pode subir e descer, e apenas em etapas. E = hv significa que a energia é igual a "v" - a frequência de alguma partícula, como um fóton - multiplicada por "h" - o número 6.62607015 × 10 ^ menos34 também conhecido como constante de Planck.
"v" em E = hv sempre deve ser um número inteiro, como 1, 2, 3 ou 6.492. Não são permitidas frações ou decimais. Portanto, a energia é, por natureza, discreta, subindo e descendo nas etapas de "h" (6,62607015 × 10 ^ menos34).
O novo quilograma reúne E = mc ^ 2 e E = hv. Isso permite que os cientistas definam massa em termos da constante de Planck, uma característica imutável do universo. Uma coalizão internacional de laboratórios de ciências se uniu para fazer as medições mais precisas da constante de Planck, ainda que com apenas algumas partes por bilhão. A massa do novo quilograma corresponde à energia de 1,4755214 vezes 10 ^ 40 fótons que oscilam nas mesmas frequências que os 133 átomos de césio usados nos relógios atômicos.
Não é a coisa mais fácil de colar em uma balança. Mas, como idéia, é muito mais portátil que um cilindro de liga de platina-irídio.
