La nuova definizione di chilogrammo fatta sulla base delle costanti della fisica

Il nostro sistema di misura è basato su unità standard che possono essere oggetti fisici, oppure possono fare riferimento a costanti della fisica. All’inizio c’erano il metro campione insieme al chilogrammo campione costruiti in platino-iridio e conservati sottovuoto a temperatura costante nell’istituto internazionale dei pesi e misure (Bureau International des Pois et Mesures) di Parigi dove dovevano andare coloro che volevano dotarsi di repliche delle unità di misura.

Il secondo veniva definito come la 86.400esima parte del giorno solare medio, un concetto che veniva lasciato nelle capaci mani degli astronomi. Dal momento che gli oggetti fisici possono deteriorarsi nel tempo, e i concetti di lunghezze medie hanno sempre qualche incertezza, oggi si preferisce utilizzare definizioni immateriali.

Il metro campione è stato messo da parte ed ora facciamo riferimento alla velocità della luce. Il metro è lo spazio che la luce percorre nel vuoto in 1/299 792 458 di secondo (incidentalmente questo si basa sulla misura della velocità della luce nel vuoto, esattamente 299.792.458 m/sec, molto vicino ai 300.000 km/sec che è il valore arrotondato assunto per fare i conti rapidamente). Anche la lunghezza del giorno solare medio è stata abbandonata ed il secondo è definito come il tempo durante il quale l’atomo di Cesio133 vibra 9.192.631.770 volte.

Il chilogrammo resisteva ancora nella sua teca ma il 20 maggio prossimo il cilindro di platino iridio andrà in pensione sostituito da un cristallo di silicio extrapuro costituito da un grandissimo (ma precisamente conosciuto) numero di atomi. In parallelo (perché due è meglio di uno, come diceva la pubblicità di un gelato) il chilogrammo potrà essere definito anche dalla forza elettromagnetica necessaria a sollevarlo usando una bilancia particolarissima chiamata bilancia di Kibble.

Le due nuove definizioni hanno richiesto anni di lavoro perché si basano sulla misura estremamente precisa di due costanti della fisica che difficilmente incontrano le simpatie degli studenti, il numero di Avogadro (che dice quanti atomi o molecole sono contenuti in una mole di una sostanza) e la costante di Planck (che converte la lunghezza d’onda di una radiazione nell’energia del fotone).

Certo il cilindro di platino iridio è un chilogrammo campione più immediato del cristallo di silicio o della bilancia di Kibble, ma questi ultimi si basano su due costanti che, per quanto indigeste, non cambieranno nel tempo.

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