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Posso pegá-la?
Só se prometer tomar muito cuidado!
Eu prometo. Serei muito cuidadoso.
Incrivelmente cuidadoso.
Ok.
Eu prometo.
Tudo bem.
Então, é de graça. Seja cuidadoso!
Ok...
Você está pronto?
Estou prestes a tocar uma esfera de 1kg de silício.
Há 2,15 x 10^25 de átomos nela.
É absolutamente incrível!
Fantástico!
Além de seus criadores, eu sou um dos poucos que tocou esta esfera.
A matéria prima usada para construí-la custou 1 milhão de euros.
Mas, como isso foi criado de maneira tão precisa?
Quanto vale isto?
É inestimável.
Você está olhando para o objeto mais redondo do mundo.
Como você garante isso?
Digo, a Terra é bem redonda.
Se isto fosse a Terra...
Se isto fosse a Terra a mais alta montanha e o mais profundo vale estariam...
Estariam a 40 milímetros de distância.
Impressionante!
Realmente impressionante!
Mas, por que investir 1 milhão de euros
e milhares de horas de trabalho
aperfeiçoando uma esfera de puro silício?
Bem, a resposta é "Grave".
"Grave" é uma palavra francesa.
"Grave" é o nome original da unidade básica de ***
no sistema métrico de medidas,
o Système International d'unités ou SI.
Em 1793, uma comissão
incluindo o notável cientista
e aristrocrata Antoine Lavoisier
definiu a unidade básica de ***
como sendo o peso de 1 decímetro cúbico de água
à temperatura de fusão do gelo.
Na verdade, um litro de gelo derretido.
O nome "Grave" vem de "Gravitas",
peso em Latim.
Mas isso não acaba aí.
"Grave" soou bastante parecido
com o título alemão "Graf",
que é o equivalente a conde.
Com a Revolução Francesa
e o ideal de igualdade para todos a todo vapor,
não era admissível
a existência de uma "unidade da nobresa".
Foi então que Lavoisier
perdeu a cabeça.
Literalmente.
Não porque ajudou a criar
um dos melhores sistemas de medidas
de todos os tempos,
mas porque cobrava impostos
enquanto nobre.
Então, as coisas estavam bem "Graves".
De qualquer forma,
o novo governo, republicano,
considerou o "Grave" grande demais
para o que eles queriam medir.
Então determinaram o grama, um milésimo do "Grave".
Mas, perceberam que o grama
era pequeno demais e retornaram ao "Grave".
Mas, já que não podiam chamá-lo assim,
inventaram o quilograma, mil gramas.
E é por causa disso que,
dentre todas as unidades básicas do SI,
o quilograma é o único a possuir um prefixo em seu nome.
Em 1799, o quilograma foi redefinido
como a *** de 1 litro de água a 4 graus celsius,
que é quando esta se encontra mais densa.
Mas, água não é a coisa mais adequada
para se ter como padrão de medidas.
Foi aí que um cilindro de pura platina
fora criado com a mesma *** do "padrão água".
Ele foi batizado de O Quilograma dos Arquivos.
Vale frisar que,
a partir deste ponto, o quilograma
não estava mais atrelado
à *** de um certo volume d'água.
O Quilograma dos Arquivos é assim definido:
O Quilograma.
Noventa anos depois,
em 1889
o quilograma foi atualizado
para um cilindro de platina e irídio.
Este é bem mais resistente que o original,
mas, por outro lado, é quase a mesma coisa.
Desde então,
esta tem sido a definição de quilograma.
É oficialmente chamada de
Protótipo Internacional do Quilograma,
"Le Grand K" ou O Grande K.
Ele é mais ou menos assim.
Este é o único objeto em todo o universo
com a *** exata de 1 kg.
Bom, ele é O Quilograma.
Esta é a única unidade do SI
que ainda é determinada
por um objeto físico.
Ela está dentro de três redomas de vidro
ao lado de outras seis cópias
num cofre com temperatura controlada
trancada a chaves de controle interno
no subsolo do Bureau Internacional de Pesos e Medidas
nos arredores de Paris.
Se você pudesse entrar no cofre
e contaminasse o Grande K,
você estaria alterando
a definição de quilograma.
Um padrão no qual muitas de nossas medidas se baseiam
Assim, você Lançaria o mundo no caos!
Bem, na verdade, não.
Mas, como alguém poderia averiguar
se a *** do Grande K mudou?
Quando foi criado,
outras 40 cópias também foram feitas.
Elas não são idênticas.
Suas respectivas massas
são ligeiramente distintas
da *** do Grande K,
mas tais diferenças foram registradas.
As réplicas foram enviadas
a vários países
para que fossem seus padrões.
Em 1948,
os cilindros foram reunidos
para uma nova pesagem.
É aí que o problema começou,
pois, mesmo com todos os cilindros sendo compostos pelo mesmo material,
e armazenados sob as mesmas condições,
suas massas se divergiram com o passar do tempo
A *** do Grande K
não era sequer igual
às massas daquelas cópias
com as quais ele havia sido guardado.
Como se isso não bastasse,
quando foram reunidas de novo,
40 anos depois,
suas massas divergiram-se 54 microgramas.
Isso é quase o peso de uma impressão digital!
Mas as impressões digitais não são as responsáveis por isso,
já que os cilindros são lavados para a pesagem.
Então algum processo físico
deve ter alterado suas massas,
mas como isso aconteceu
ainda é motivo de especulação.
Uma coisa é certa:
A *** de um cilindro de platina e irídio
não se conserva através do tempo.
E isso é um grande problema!
Não se pode haver uma unidade
que muda seu valor toda hora.
E as consequências
não estão limitadas
às unidades de ***.
Das 7 unidades básicas do SI,
4 delas dependem do quilograma.
Isso fora as derivações
como newtons, joules, volts e watts.
A essa altura,
países que não adotaram
o sistema métrico...
Sim, estou falando de vocês: Libéria, Burma e EUA.
Vocês devem estar se gabando
já que sua unidade básica de medida de ***,
a libra avoirdupois,
não é definida por nenhum objeto físico.
Ao invés disso,
ela é definida em precisos
0,45359237 quilogramas.
Danem-se eles.
Então, é evidente que algo precisa ser feito
para eliminar a dependência do quilograma
em um objeto físico.
E aí que a esfera de silício entra.
Mas, como isso pode ajudar?
Você tem aqui um objeto físico.
Ela é bonita e tal, mas ainda é um objeto físico
e é justo o que você quer evitar.
Estamos tentando desconsiderar objetos físicos,
mas o que estamos fazendo
com este objeto em particular
é contar quantos átomos de silício há nele.
Você pode realmente contá-los?
Não podemos contá-los,
mas podemos calculá-los.
Isto é feito de silício,
então não há vazios ou deformações.
Então isto é um perfeito cristal de silício?
Isso aí.
E não é simplesmente de silício,
ela contém apenas um isótopo do elemento,
o "Silício 28".
Isso explica porque sua matéria-prima é tão cara.
Por que uma esfera?
Bem, ela é um objeto bem simples.
Se você sabe o seu diâmetro,
você pode definir toda sua dimensão.
Isso explica porque
esta esfera precisa
ser o mais arredondado objeto já criado.
Mas, como você cria algo assim
tão redondo?
Começamos com uma esfera maior.
Ela tinha uns 2 milímetros a mais de diâmetro.
Fomos desbastando-a aos poucos
usando uma substância abrasiva.
De fato, massageamos os átomos.
Tentamos controlar
o formato da esfera
a um nível atômico.
Mas fabricar a esfera
é só o começo.
É preciso medir precisamente
o seu diâmetro.
O diâmetro é medido por um laser.
Estamos medindo-a como ela fosse
o volume interno de uma cavidade
o feixes são projetados
de ambos os lados.
Assim, medimos essa "brecha".
Com o diâmetro,
é possível determinar o seu volume.
E, já que os átomos de silício
são tão precisamente organizados,
é possível calcular quantos átomos
compõem a esfera.
Isso nos permitirá redefinir
a constante de Avogrado.
Atualmente, ela é definida com base no quilograma.
Ela é igual ao número de átomos de carbono
presentes em 12g de "Carbono 12".
Sendo assim,
o número de átomos se silício
presentes na nossa esfera
servirá para recalibrar a constante de Avogrado.
Como visto, ela define o quilograma.
Assim, ainda que a esfera
seja perdida ou danificada,
a definição de quilograma
não seria alterada.
Ela não seria definida por um objeto físico,
mas por um conceito.
Então poderemos dizer oficialmente que,
1kg é igual a *** de
2,15 x 10^25 átomos de Silício 28?
Sim.
Então... então quer dizer que...
Nós... nós acreditamos nisso.
Há uma grande chance de conseguirmos.
Há uma outra abordagem
que busca de redefinir o quilograma.
Ela consiste em recalibrar a constante de Planck
e isto é feito com um aparelho
chamado Balança de Watt.
Essas duas frentes são complementares.
Cada uma verifica a outra.
E, se elas concordarem o suficiente,
e forem capazes de registros
com uma margem de erro abaixo de 20 microgramas,
elas poderão redefinir o quilograma
até 2040.
O quilograma será finalmente
uma unidade fixa
não definida por um objeto físico
trancado no porão de algum lugar em Paris.
Agora, se o quilograma
era, originalmente,
a *** de 1 litro de água
em sua mais densa temperatura,
o quão bem-sucedidos fomos com esta medida?
Bem, se olharmos para 1 litro d'água
a aproximadamente 40 graus Celsius,
isto terá a *** igual a:
999,975 gramas.
Imagino que podemos ver isso
de duas maneiras:
por um lado, podemos dizer
que o quilograma é um pouco mais pesado
do que deveria ser.
Mas, pelo outro,
cientistas foram capazes
de criar um artefato há 240 anos
cuja margem de erro em suas medidas
era de somente a *** de um grão de arroz!
Isto é deveras notável!
Se você quiser saber
algo mais sobre a Balança Watt
basta comentar abaixo
e eu farei o possível.
Ela me parece ser a última palavra
em matéria de redefinição do quilograma.
Teremos que aguardar para ver o que vem por aí.
Mais uma coisa:
vale ressaltar que a esfera de silício
é fruto de um trabalho colaborativo internacional.
Você não concorda que
o cientista que originalmente identificou
o silício como um elemento
mereça algum crédito?
Pois bem, foi em 1787
ninguém além de Antoine Lavoisier.
Podemos dizer que ele esteve envolvido
com a definição de quilograma
do início ao fim.
Ou do berço à lapide.