Mundo da Metrologia: Entra em Vigor Redefinição das Quatro Unidades Básicas do SI
Entra em Vigor Redefinição das Quatro Unidades Básicas do SI
Em 16 de novembro de 2018, a Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM), em uma decisão significativa e histórica, decidiu que a partir de 20 de maio de 2019 entram em vigor as definições revisadas para quatro unidades básicas do Sistema Internacional de Unidades (SI): o quilograma, o kelvin, o ampere e o mol.
Isso implica que agora as sete unidades básicas do SI são definidas em termos de constantes universais do mundo natural, imutáveis ao longo do tempo e do espaço, garantindo assim melhor estabilidade de uso. A maior mudança veio para a unidade de massa (quilograma), última unidade definida em termos de um artefato físico feito pelo homem, vulnerável ao desgaste e a contaminantes (por isso uma referência instável). No novo procedimento, a medida para definir a massa é calculada por um dispositivo de alta precisão que usa o conceito de física quântica, de precisão extraordinária, que usa um valor fixo da constante de Planck. Para a redefinição do ampere, o kelvin e o mol, são usados outros experimentos.
Atualmente, todas as unidades básicas possuem relação às constantes de valores fixos (exatos) com zero de incerteza. As outras unidades, conhecidas como unidades derivadas, como exemplo o newton, são expressas como produtos de potências das unidades básicas.
As outras três unidades básicas – o segundo (s), o metro (m) e a candela (cd) - já são baseadas em constantes físicas da natureza. No mundo moderno, os relógios atômicos de césio mantém a definição do segundo; o metro foi definido de acordo com a velocidade da luz e a candela foi definida tendo como base uma frequência particular de luz.
A nova definição relacionada a uma constante fundamental torna possível aos cientistas trabalharem com medições no mais alto nível de precisão, de maneira igualitária e reproduzível, em qualquer lugar do mundo, sem precisar de calibração ou de outras medidas arbitrárias. No mundo da metrologia, alguns pontos decimais adicionais na incerteza da medição fazem uma grande diferença.
Ao longo da evolução da ciência, as escalas de precisão das grandezas básicas têm passado por reformulações e aperfeiçoamentos contínuos e inovadores desde quando começou com um tratado internacional, conhecido como Convenção do Metro, que introduziu o primeiro sistema unificado de medição, em 1875. Um resultado inicial foi um quilograma padronizado criado em 1889, um artefato metálico cilíndrico feito de uma liga de platina e irídio, conhecido como Protótipo Internacional do Quilograma (IPK), guardado na Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM), mas com potencial para torna-se uma valiosa peça de museu.
O efeito imediato dessa mudança será invisível no cotidiano dos consumidores, mas como era esperado, trará alteração significativa no campo da Metrologia, em especial para os fabricantes de instrumentos científicos. As mudanças garantirão que as definições do SI permaneçam robustas para o futuro, prontas para avanços em ciência e tecnologia.
As novas definições impactam quatro das unidades de base:
• O quilograma (kg) - definido em termos da constante de Planck (h);
• O ampere (A) - definido em termos da carga elementar (e);
• O kelvin (K) - definido em termos da constante de Boltzmann (k);
• O mol (mol) - definido em termos da constante de Avogadro (NA).
Fontes: BIPM, NPL, NIST
Constantes CODATA Aplicadas nas Unidades do SI
A figura mostra as constantes fundamentais CODATA e suas correspondências de valores numéricos usados para definir as unidades de base do SI.