il futuro della definizione dell`unita` di massa

IL FUTURO DELLA DEFINIZIONE DELL’UNITA’ DI MASSA
Walter Bich
I.N.RI.M.
L’attuale definizione dell’unità di massa é ancora quella stabilita dalla terza Conferenza
Generale dei Pesi e delle Misure del 1901, secondo la quale:
“L’unità di massa è il kilogrammo. Esso è eguale alla massa del prototipo internazionale
del kilogrammo”.
Secondo questa definizione, dunque, l’unità è indissolubilmente legata alla massa di un
oggetto materiale. Questa, come è intuibile facilmente, potrebbe cambiare nel tempo,
trascinando con sé tutti i campioni di massa e dunque tutte le pesate che si effettuano
quotidianamente.
Il kilogrammo di oggi potrebbe essere diverso da quello di ieri, o di domani. Quel che è
peggio, ci sono indizi fondati che quella che potrebbe essere un’ipotesi sia, invece, una
realtà.
Infatti, sembra assodato che il kilogrammo prototipo sia cambiato dall’epoca della sua
definizione di circa 50 µg (miliardesimi di kilogrammo).
Poca cosa, si dirà, ed in effetti è così anche se la variazione, per quanto piccola e
trascurabile nelle applicazioni pratiche, non lo è in quelle scientifiche.
E poi c’è una questione di principio: non è rassicurante che la definizione di un’unità, per
giunta importante come quella della massa, sia legata ad un prodotto umano, mutevole e
caduco.
Per esempio, la coeva definizione del metro, analoga a quella del kilogrammo, è già
cambiata due volte, con un guadagno incommensurabile in termini di affidabilità e
accuratezza.
Il problema è che, nonostante gli sforzi degli scienziati, il kilogrammo ha finora resistito ai
tentativi di migliorarne la definizione.
Negli ultimi anni la situazione sta evolvendo e ci sono buone prospettive che la definizione
possa essere cambiata.
Vediamo come.
Negli anni passati gli scienziati hanno intrapreso due filoni di ricerca volti a migliorare la
conoscenza di due costanti fondamentali della natura, ovvero la costante di Plank h e la
costante di Avogadro NA.
La prima è importantissima nella meccanica quantistica, la seconda esprime il numero di
entità elementari, atomi e molecole, presenti in una mole di sostanza.
Entrambe queste costanti sono legate alla massa attraverso un certo numero di leggi
fisiche.
Ebbene, i valori di queste costanti sono ormai noti sufficientemente bene da poter essere
adottati come base per una ri-definizione del kilogrammo che farebbe dunque a meno del
kilogrammo prototipo, ma si servirebbe delle leggi fisiche di cui si è fatta menzione.
Rimangono alcune questioni da risolvere, ma si ha fiducia nella possibilità di arrivare alla
nuova definizione nel 2011, in occasione della 24aConferenza Generale dei Pesi e delle
Misure.