Os cientistas dizem adeus à definição física do quilograma

O quilograma é agora baseado em uma constante física, não mais em um pedaço de metal.

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Entre coffee breaks e apresentações sobre física quântica, os cientistas votaram ontem (16) para a redefinição do quilograma, a unidade que sustenta o sistema mundial de pesos. Em vez de basear o valor do quilograma em um artefato físico, como tem sido o caso há mais de 100 anos, a unidade de medida agora será definida usando uma constante da natureza. O valor do quilograma, convenientemente, não mudará.

A votação foi feita há séculos, com os cientistas descrevendo-a como a maior revolução na medição desde a Revolução Francesa. Agora, dizem eles, o sistema métrico preencherá a ideologia orientadora da metrologia estabelecida naquele período: criar unidades de medida “Pour les temps, pour les peuples” – para todos os tempos e para todas as pessoas.

O uso de artefatos físicos tem sido um obstáculo para alcançar esse objetivo. Por 129 anos o quilograma foi definido como o peso do Protótipo Internacional de Quilograma (IPK, sigla para International Prototype Kilogram), um pequeno cilindro de platina-irídio armazenado em um cofre em Paris. Pequenas mudanças no peso do IPK (causadas por contaminação, alguns especulam) têm sido uma mancha na reputação do sistema métrico e uma ameaça a experimentos científicos que dependem de medições precisas.

Um cientista segurando uma cópia do Protótipo Internacional do Quilograma, que agora foi substituído. Crédito: NIST

Com a votação de ontem, esses problemas estão no passado. O quilograma agora é definido usando um cálculo baseado na Constante de Planck, denotada como h, que pode ser considerado a menor quantidade de energia possível. Juntamente com o quilograma, outras três unidades de medida também foram redefinidas: o ampere, o kelvin e mole, que agora estão oficialmente ligados a constantes da natureza.

O físico William Bill Philips, laureado com o Nobel em 1997, cujo trabalho sustenta as novas definições, disse aos delegados no histórica votação que, com a mudança, “agora você pode manter o sistema internacional de unidades em sua carteira”, embora seja necessário algum equipamento de laboratório para transformar essas definições em unidades reais.

A votação foi realizada pelo Bureau Internacional de Pesos e Medidas (Bureau international des poids et mesures ou BIPM), a agência que mantém o sistema métrico, perto de sua sede em Versalhes, na França. Para os cientistas, participar da ocasião era comemorativo, mas também com um pouco de tristeza. “Eu me sinto emocionado em enterrar o quilograma”, disse Stephan Schlamminger, físico do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) dos EUA, ao The Verge. “Sinto-me nostálgico e triste de certa forma, mesmo sabendo que este novo sistema será melhor”.

Um cartão mostrando as novas definições das unidades do sistema métrico, o que é útil se você tiver um laboratório de alta tecnologia por perto. Crédito: James Vincent/The Verge

Klaus von Klitzing, outro ganhador do Nobel cujo trabalho desempenhou um papel fundamental na redefinição, ecoou esses sentimentos. “Hoje celebramos um funeral e um casamento ao mesmo tempo”, disse ele aos delegados no Palais des Congrès de Versailles. Mas os benefícios do novo sistema, ele disse, superaram amplamente qualquer conveniência em manter o antigo. A estase não é uma opção na metrologia, pois novos tipos de medições expandem o que podemos observar e apreender sobre o mundo.

“Se você está fazendo medições de alta precisão, você descobre novos territórios”, disse von Klitzing aos delegados, antes de rir e acrescentar: “Portanto, existe uma estreita conexão entre os vencedores do prêmio Nobel e a metrologia”.

A votação foi mais um evento diplomático que um evento científico, o que é apropriado, uma vez que o Tratado do Metro ou Convenção do Metro, que criou o BIPM em 1875, é um dos mais antigos acordos internacionais. Agora, as unidades métricas são as unidades oficiais de todas as nações da Terra, além da Libéria, Mianmar e dos Estados Unidos. (E até mesmo os Estados Unidos é métrico no seu cerne: tem suas próprias unidades, mas elas são definidas usando o sistema métrico.)

Jon Pratt, físico do NIST, mostra sua tatuagem com tema de metrologia. A tatuagem registra o selo original do BIPM (com uma estátua segurando um protótipo de metro e do quilograma), com a Constante de Planck escrita por baixo. Crédito: James Vincent/The Verge

Delegados de cerca de 60 nações participaram da votação, cada um responsável pela padronização das unidades em seu próprio país. Uma pergunta e uma folha de respostas foram dadas àqueles que atestaram alguns desses assuntos práticos, com perguntas como: “Eu vou ter meu padrão de massa calibrado sob o SI Revisado da mesma forma que eu faço agora?” A resposta: sim, com quilogramas de referência criados usando um dispositivo chamado de saldo de Kibble.

Willie May, ex-diretor do NIST, disse que chegar a esse ponto foi cansativo, exigindo anos de debates internacionais. “Toda vez que você tem que ter um monte de gente concordando em qualquer coisa, vai ser um processo longo, tedioso e delicado”, disse May. Mas a recompensa mais do que valeu a pena, ele disse. “É algo que precisa ser feito.”

Sem um sistema unificado de unidades consistentes, o comércio é difícil e a pesquisa científica é quase impossível. A redefinição sustenta essa troca de bens e informações no futuro, e apoiará o desenvolvimento de novas tecnologias que exigem medições precisas, como construir microchips para computadores quânticos ou medicamentos adaptados ao genoma de um indivíduo. Mesmo nesta conferência, os delegados estavam discutindo novas fronteiras, incluindo melhores medidas para respostas biológicas a medicamentos e produtos farmacêuticos.

Os delegados aplaudem após a votação final para aceitar as novas definições. Crédito: James Vincent / The Verge

Martin Milton, diretor do BIPM, disse estar satisfeito com o resultado. “A sensação é de que os planos funcionaram”, disse Milton ao The Verge. “Somos a organização internacional de metrologia e nosso trabalho é coordenar o esforço internacional. Para mim, o sucesso é quando nossos estados membros acharem que é um sucesso”.

Para os metrologistas, a redefinição também ofereceu uma experiência anteriormente desconhecida: um lugar no centro das atenções. “Isso é algo que os metrologistas não estão acostumados”, disse May. “Trabalhamos nos remansos dos reinos de Geekdom e agora temos o mundo inteiro para ver o que conseguimos… Sinceramente não tenho palavras para descrever como está sendo hoje.”

Mas essa é a natureza da metrologia. É uma disciplina que permite muito, mas, se o trabalho é feito corretamente, passa quase completamente despercebido. Assim como a redefinição do quilograma, o objetivo não foi mudar nada, mas simplesmente colocá-lo em bases mais sólidas — aquelas que, esperamos, apoiarão a civilização por muito tempo ainda. [The Verge]

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