Il chilogrammo potrebbe aver bisogno di mettersi a dieta. Lo standard internazionale, un pezzo di metallo a forma di cilindro che definisce l’unità di massa fondamentale, ha guadagnato decine di microgrammi di massa dalla contaminazione della superficie, secondo un nuovo studio.
Come risultato, ogni paese che ha una di queste masse standard ha una definizione leggermente diversa del chilogrammo, che potrebbe buttare fuori gli esperimenti scientifici che richiedono misure di peso molto precise o il commercio internazionale di oggetti altamente limitati che sono limitati dal peso, come i materiali radioattivi.
Ma l’ozono e la luce ultravioletta potrebbero essere usati per pulire i chilogrammi senza danneggiarli, suggerisce la ricerca.
La tecnica di pulizia, descritta nel numero di gennaio della rivista Metrologia, potrebbe alla fine essere ampiamente adottata come un modo per mantenere l’unità fondamentale di massa più coerente.
Inoltre, poiché utilizza “attrezzature che si potrebbero ottenere senza troppo investimento di tempo e denaro”, è una tecnica pratica che potrebbe essere ampiamente adottata, ha detto Richard Davis, un metrologo che consulta per l’Ufficio internazionale dei pesi e delle misure di Parigi, che non era coinvolto nello studio.
Standard comune
Il chilogrammo è stato adottato per la prima volta come standard internazionale alla Convenzione del Metro nel 1875. A quel tempo, gli scienziati erano frustrati dal fatto che non c’era un modo coerente e standard per misurare la massa con alta precisione.
Per risolvere il problema, gli scienziati hanno creato un pezzo cilindrico di massa chiamato il prototipo internazionale di chilogrammo (IPK) da platino e lega platino-iridio. Il cilindro, che pesa circa 2,2 libbre (1 chilogrammo), è la definizione del chilogrammo. Il chilogrammo è una delle sette unità di misura standard internazionali di base.
Negli anni 1880, circa 40 di questi chilogrammi prototipo sono stati distribuiti ai paesi che hanno firmato la Convenzione del metro, ha detto il co-autore dello studio Peter Cumpson, un metrologo dell’Università di Newcastle nel Regno Unito.
Pesi sporchi
Anche allora, gli scienziati si resero conto che i contaminanti potevano rivestire la superficie del chilogrammo. Per cercare di contrastare questo effetto, hanno fatto le masse in cilindri, che hanno meno superficie per acquisire polvere e detriti. Gli IPK sono conservati in aria di laboratorio filtrata a temperatura e pressione costante, ma non c’è modo di isolarli completamente dall’inquinamento e dalla contaminazione dell’aria, ha detto Cumpson a LiveScience.
Per pulirli, un tecnico esperto strofina i cilindri con pelle di camoscio immersa in alcol. Ma poiché ogni paese pulisce i loro chilogrammi in modo diverso e in tempi diversi, ogni chilogrammo nel mondo è fuori di una quantità diversa e sconosciuta.
Pulizia del chilogrammo
Per vedere come il chilogrammo mette su peso, la squadra di Cumpson ha usato una tecnica di imaging chiamata spettroscopia a raggi X per guardare le superfici simili a quelle degli IPK. Quelle superfici hanno raccolto decine di microgrammi di contaminazione a base di carbonio e mercurio un decennio. E anche se poche decine di microgrammi non è molto, conta per misurare cose come materiali radioattivi, ha detto Cumpson.
Il carbonio proviene probabilmente da scarico auto, mentre la contaminazione da mercurio si è verificato perché mercurio riempito termometri e barometri nei laboratori occasionalmente rompere.
Il team ha anche scoperto che utilizzando l’ozono e trattamento di luce ultravioletta potrebbe rompere in modo affidabile i legami tra gli atomi di carbonio sulla superficie, prendendo una quantità costante di contaminazione a base di carbonio via. Il mercurio, tuttavia, è probabilmente lì per rimanere, ha detto Cumpson.
Mentre ci sono altri metodi, “il metodo dell’ozono UV è davvero l’unico che è competitivo con lo sfregamento manuale”, ha detto.
Costanti fondamentali
A lungo termine, tuttavia, la maggior parte degli scienziati vogliono allontanarsi dalla definizione del chilogrammo basato su un pezzo di metallo. Invece, dovrebbe essere in qualche modo basato su una legge fondamentale della natura, ha detto Davis.
“Penso che la definizione sarà cambiata nei prossimi cinque o 10 anni”, ha detto Davis a LiveScience.
Una possibilità è utilizzare un dispositivo elettromagnetico che produce costantemente la stessa quantità di forza, da cui la massa può poi essere calcolata, ha detto Cumpson.
Nota del redattore: Questo articolo è stato aggiornato alle 12:30 p.m. Eastern Time il 7 gennaio per chiarire la differenza tra peso e massa.
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