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Posso prenderlo?
Solo se prometti di essere molto, molto attento.
Prometto di essere assolutamente attento. Sarò assolutamente attento. Prometto.
E' scivoloso, stai attento. OK, Siamo pronti?
Sto per toccare una sfera di atomi silicio-28 di 1kg. Ce ne sono circa 2.15x10^25.
Sensazione assolutamente incredibile. Wow, è stupefacente
A parte i suoi creatori, sono una delle pochissime persone ad aver mai tenuto in mano questa sfera.
Il materiale grezzo usato per realizzarla valeva 1 milione di Euro ma ora che è stata così
precisamente scolpita --
Quanto vale?
Non ha prezzo... Questo che stai guardando è l'oggetto più rotondo al mondo
Come puoi dire con sicurezza che sia l'oggetto più rotondo? La Terra è abbastanza rotonda,
Vero? Se questa fosse la Terra...
Se questa fosse la Terra dalla montagna più alta alla valle più bassa ci sarebbero.... circa 14m
di distanza.
E' scioccante. Questo è rotondo in modo scioccante.
Ma perché investire un milione di Euro e migliaia di ore-uomo perfezionando una pura,
levigata sfera di silicio?
La risposta è grave. O 'grave' come sarebbe stato pronunciato originariamente
in francese.
Vedete, grave era il nome originario per l'unità base della *** nel sistema metrico,
che diventò il Sistema Internazionale delle unità o unità SI. Nel 1793, una commissione che includeva
il noto scienziato e aristocratico Antoine Lavoisier, definì l'unita fondamentale della *** come il peso
di un decimetro cubo di acqua alla temperatura di scioglimento del ghiaccio -- essenzialmente solo un litro
di acqua ghiacciata. Il nome grave deriva dal latino gravitas, che significa peso.
Ma non era destinato a durare. Suonava in modo troppo simile al titolo aristocratico 'Graf' -- che
è l'equivalente di un barone o un conte. E con la rivoluzione francese in pieno svolgimento con
gli slogan di uguaglianza per tutti, non si poteva proprio avere una unità più nobile delle
delle altre. Questo fece perdere la testa a Lavoisier, letteralmente, non perché aiutò a concepire uno
dei più grandi sistemi di misura di tutti i tempi, ma perché raccoglieva tasse
in qualità di nobile.
Quindi la questione era davvero grave.
Il nuovo governo repubblicano credeva che il grave fosse troppo grande per le cose che volevano
misurare e quindi definirono il grammo, che era solo un millesimo
del grave.
Presto però realizzarono che il grammo era troppo piccolo e così ritornarono al grave, ma
siccome non potevano chiamarlo così, inventarono il kilogrammo -- mille grammi. E questo
E' il motivo per cui delle sette unità fondamentali del SI, il kilogrammo è l'unico ad avere il prefisso
nel suo nome.
Nel 1799 la definizione di kilogrammo fu affinata per essere la *** di un litro di acqua a 4 gradi
Celsius -- la temperatura a cui è più densa. Ma l'acqua stessa non è ovviamente
la cosa più sensibile da usare come standard per la ***. Cosi fu creato un cilindro di platino puro per
avere la stessa *** come definito per l'acqua e fu dichiarato Kilogrammo degli Archivi.
E' importante notare come a questo punto il kilogrammo non sia più collegato alla *** di
un volume di acqua -- il kilogrammo degli archivi è per difinizione IL kilogrammo.
90 anni più tardi, nel 1889 il kilogrammo fu aggiornato a un cilindro di lega platino-iridio.
Molto più resistente dell'originale ma fondamentalmente identico. E
E ad oggi, esso è la definizione di kilogrammo. E' ufficialmente chiamato
Kilogrammo Prototipo Internazionale , affettivamente conosciuto come Le Grand K -- o Grande K. Oh, ed è
più o meno grande così...
E' l'unica cosa in tutto l'universo con una *** di esattamente un kilogrammo perché
è IL kilogrammo. E anche l'unica unita del SI che è ancora definita da un oggetto fisico.
E' conservato sotto tre campane di vetro, vicino a sei kilogrammi-sorelle, in un
deposito chiuso da tre chiavi controllate indipendentemente, nel sotterraneo dell'Ufficio
Internazionale dei Pesi e Misure nella periferia di Parigi.
Se tu fossi in grado di introdurti nel deposito e manomettere Grande K, potresti cambiate
la definizione del kilogrammo, una definizione su cui molte misure fanno affidamento, e
getteresti il mondo nel caos! Beh, non proprio -- ma come ci
si potrebbe accorgere che la *** di Grande K è cambiata?
Quando fu creato, 40 repliche identiche furono prodotte. Beh, non erano
proprio identiche - avevano una *** che era leggermente differente da Grande K ma tali scostamenti
furono registrati. Quindi tali repliche furono inviate in altri paesi intorno al mondo per essere usati
come standard nazionali.
Nel 1948 i kilogrammi furono riuniti per una pesatura. E fu qui che iniziarono i problemi.
Perché malgrado tutti i cilindri siano stati realizzati con la stessa lega e conservati virtualmente nelle
stesse condizioni, la loro *** si è scostata nel tempo. La *** di Grande K non era nemmeno
la stessa dei sei cilindri-sorelle conservati con esso. E a rendere le cose peggiori, quando
furono riuniti nuovamente quaranta anni più tardi, le loro masse si discostarono ulteriormente, fino a
50 microgrammi - che è circa il peso di una impronta digitale. Ma le impronte non furuno
i colpevoli in quanto i kilogrammi furono attentamente lavati prima della pesatura.
Qualche processo fisico deve aver cambiato le masse dei cilindri, ma come
esattamente ciò sia avvenuto resta materia speculativa. Una cosa è certa, le masse dei cilindri di platino-iridio
non è stabile nel tempo. E questo è un grosso problema. Non si può avere una unità che
che cambia il suo valore. E la ricaduta non è limitata alle misure
della *** dato che delle sette unita fondamentali del SI, quattro dipendono dalla *** del kilogrammo,
senza contare tutte le unità derivate quali Newton, Joule, Volt e Watt.
A questo punto coloro che vivono in uno stato che non ha adottato il sistema metrico -- si sto
dicendo a voi Liberia, Burma e USA -- potreste sentirvi compiaciuti che la vostra unità
di ***, la libbra avoirdupois, non sia più definita da un oggetto fisico. No, invece
è definita precisamente come 0.45359237
Kilogrammi. Fregati...
Quindi chiaramente qualcosa deve essere fatto per eliminare la dipendenza del kilogrammo da un oggetto fisico
E qui è dove la sfera di silicio entra in gioco, ma come esattamente dovrebbe aiutare?
Qui abbiamo un oggetto fisico ed è bellissimo ma è ancora un oggetto fisico.
State cercando un'alternativa. Stiamo cercando un'alternativa all'oggetto
fisico ma ciò che stiamo facendo con questo particolare oggetto è contare quanti atomi contiene.
Non potete contare quanti atomi contiene, vero?
Non si può contare quanti ne contiene ma si può calcolare quanti ce ne siano perchè
questo materiale è silicio, non ci sono vuoti o dislocazioni
Quindi è come un perfetto cristallo di silicio. Esatto.
Non è solo puro silicio, contiene solo un isotopo di silicio, silicio-28, e questo
Spiega perchè il materiale originale era così costoso
E perchè una sfera? Beh, la sfera un oggetto piuttosto semplice
Se conosci il diametro della sfera puoi caratterizzare l'intera dimensione
dell'oggetto. Bene, questo spiega perchè la sfera deve essere
L'oggetto più rotondo mai creato, ma come rendete qualcosa così rotondo?
Si comincia con una sfera dimensioni più grandi, Questa era più larga di circa 2 millimetri
In diametro e la rettifichiamo progressivamente sempre più finemente usando l'abrasione. E'
come massaggiare gli atomi. Fino raggiunge un livello tale da cercare di controllare la dimensione di un oggetto
fino a livello atomico. Ma realizzare la sfera è solo metà della battaglia,
Poi devi di misurarne accuratamente il diametro. Il diametro è attualmente misurato con un laser.
Quindi state attualmente effettuando la misura con la sfera al centro di una cavità e un laser che lo colpisce
Da entrambe le parti e ne misurate la spaziatura
Conoscendo il diametro puoi determinare il volume. E dato che la spaziatura tra gli atomi
di silicio è nota con grande precisione, puoi calcolare quanti atomi che compongono la sfera.
Questo consente di ridefinire la costante di Avogadro. Al momento, la costante di Avogadro e definita
basandosi sul kilogrammo. È uguale al numero di atomi in dodici grammi di carbonio-12
Ma usando questo approccio il numero di atomi di silicio sarebbe usato
Per fissare la costante di Avogadro, che definirebbe quindi il kilogrammo.
Quindi anche se la sfera di silicio fosse persa o danneggiata, ciò non avrebbe fetto sulla definizione
del kilogrammo perchè non sarebbe più definito da un oggetto fisico ma da un concetto.
Vorremmo vedere la definizione ufficiale del kilogrammo indicare "un kilogrammo è la ***
di 2.15x10^25 atomi di silicio-28" Si.
E' possibile - è possibile che succeda? C'è una probabilità, un'alta probabilità che
che ciò accada. Ma c'è un altro approccio per ridefinire
Il kilogrammo che concerne il fissare la costante di Plank ed è fatto usando una cosa chiamata
Bilancia di Watt. Questi due approcci sono complementari. Ciascuno fornisce un controllo sull'altro, e
Se mostrano un buon livello di concordia e sono in grado di ridurre le incertezze fino a circa 20
microgrammi potrebbero definire il kilogrammo entro il 2014. E quindi il kilogrammo finalmente
sara una unità immutabile non più definita da un oggetto fisico in un deposito sotterraneo
di un qualche edificio a Parigi.
Ora, se il kilogrammo era originariamente inteso per essere la *** di un litro di acqua alla temperatura più densa, quanto quindi bravi siamo stati?
Bene, se prendiamo un litro d'acqua a circa 4 gradi Celsius ha una *** di 999.975
grammi. Quindi penso che possiamo vederla in due modi. Da una parte potremmo dire che il kilogrammo
è leggermente più pesante di quanto dovrebbe essere, ma d'altra parte 214 anni fa, gli scienziati
furuno in grado di creare un artefatto che era esatto con un margine di errore di un chicco di riso.
Ciò è veramente eccezionale. Ora, se volete saperne di più sulla Bilancia di Watt, fatemelo
Sapere nei commenti e vedrò cosa si puo fare. Non sembra essere il metodo favorito
nel ridefinire il kilogrammo, quindi dovremo attendere vedere cosa succede.
Un ultima cosa, devo sottolineare che ci è voluta una collaborazione internazionale di scienziati
Per creare la sfera di silicio ma non pensate che lo scienziato che ebbe originariamente concepito
il silicio come elemento debba averne credito? Bene, nel 1787, non fu altri che
Antoine Lavoisier. Quindi egli fu coinvolto nella definizione del kilogrammo da
Dall'inizio alla fine o dalla culla alla tomba. Tradotto da / Translated by Claudio De Tommasi @cdetommasi