In pensione il campione del chilogrammo, rivoluzione epocale spiegata agli studenti

Quattro secoli dopo Galileo Galilei, arriva una svolta storica. L’Istituto Internazionale Pesi e Misure di Sèvres ha deciso la ‘messa in pensione’ del Kg-massa campione custodito nella teca dell’Istituto. È un cilindro che ha un diametro e un’altezza di 39 millimetri ed è realizzato in una lega di platino ed indio. Quel cilindro è stato il modello internazionale per definire il chilogrammo. Dal prototipo sono state estratte e distribuite copie identiche in ogni Paese del mondo, ma questo non ha impedito imprecisioni ed errori di calcolo. I cilindri, infatti, come ha ben raccontato il fisico Alessandro Ferretti in un articolo pubblicato qualche tempo fa su Il Fatto Quotidiano, nel corso degli anni e per ragioni non sempre chiare ingrassano o dimagriscono. Si discostano dall’originale. Nulla di stratosferico, sia chiaro, ma quanto basta per rendere imprecise le misure. Non sarebbe un problema troppo rilevante, va da sé, se quelle inesattezze si limitassero alle bilance domestiche, quelle che ciascuno interpella a casa per capire se è in forma o deve mettersi a  dieta o, magari, quanta pasta deve calare nella pentola con l’acqua che bolle. Lo diventa se si moltiplicano quelle minime imprecisioni dovute al cambiamento di massa dei cilindretti derivati dal prototipo sulle misure di altre grandezze che da esse dipendono: le forze, le pressioni, le densità ed altre ancora. 
Per risolvere la questione, i cervelloni che si occupano di queste tematiche si sono messi all’opera in tutto il mondo ed alla fine hanno trovato la soluzione che consentirà di mandare in quiescenza il cilindretto di Sevres. Dal 20 maggio prossimo – questa la novità – il chilogrammo non sarà più definito attraverso il riferimento al cilindro custodito nella teca dell’Istituto. Si ricorre ad un metodo diverso. Si prende una particolare bilancia a due braccia – la bilancia di Kimble. Su un piatto si sistema un chilogrammo campione, l’altro resta vuoto. Il peso è controbilanciato da una corrente elettrica che scorre in un filo immerso in un campo elettromagnetico. Il chilogrammo campione, quello che archivia l’epoca del cilindro di Sevres, è la misura della corrente che serve per controbilanciare il peso da un chilo sistemato su uno dei due bracci espressa attraverso una formula che appartiene alla meccanica quantistica, che è la costante di Planck.
“È una rivoluzione epocale – commenta il prof. Arturo Tagliacozzo, docente di Fisica delle basse temperature alla Federico II – perché si arriva ad una precisione di dieci cifre decimali”. L’atomo, dunque, che è stato oggetto di studio della meccanica quantistica, manda in pensione il chilogrammo o, meglio, il cilindro che faceva da modello per il chilogrammo. Proprio a questa svolta è stato dedicato l’incontro che si è tenuto a metà aprile a Monte Sant’Angelo, nell’ambito degli appuntamenti nei quali l’Università apre le porte alle scuole per la divulgazione scientifica, ed al quale sono stati invitati vari relatori: Ernesta De Masi (Scienza e Scuola, Associazione Insegnamento della Fisica), Livio Gianfrani (Direttore del Dipartimento di Matematica e Fisica della Vanvitelli), Guglielmo Tino (Università di Firenze e INFN Sezione di Firenze) e il prof. Tagliacozzo. 
Si è soffermato proprio sulla costante di Planck della meccanica quantistica e sul suo ruolo nella definizione del nuovo sistema metrologico il prof. Tagliacozzo, che spiega: “Nella meccanica classica i fenomeni avvengono in modo continuo e il risultato di una misura può essere rappresentato da un continuo di valori. Nella meccanica quantistica i fenomeni avvengono per ‘salti’, la cui grandezza è appunto determinata dalla costante di Planck. Ne deriva che anche il risultato di una misura appartiene ad un insieme di valori non ‘continui’ ma ‘discreti’. Questo garantisce una precisione senza pari. Per fare un parallelo, l’insieme dei numeri interi è discreto, per cui quando per esempio diciamo 1 è precisamente 1 e non può neanche avvicinarsi a 2”.
Con l’evento di metà aprile, dice il prof. Tagliacozzo, “abbiamo proseguito il ciclo di iniziative promosso dall’associazione Scienza e Scuola e dall’Ateneo per promuovere la cultura scientifica. Spesso andiamo noi nelle scuole. In altre circostanze, per parlare di svolte epocali come l’ultima oppure la rilevazione delle onde gravitazionali o, ancora, il computer quantistico, apriamo le porte dell’Università agli studenti delle superiori ed alla città tutta”. Gli incontri, in definitiva, puntano a colmare, anche innescando scintille di curiosità, il deficit di cultura che, relativamente alla Fisica, penalizza  moltissimi giovani e non più giovani. “Effettivamente – si rammarica il docente – è una materia non molto studiata nei corsi scolastici. Si aggiunga il ruolo a volte nefasto dei social, sui quali circolano bufale clamorose anche relativamente ai fenomeni che studia la Fisica, e si capirà come e perché c’è grande bisogno di iniziative di divulgazione come quella che abbiamo svolto a metà aprile”.
Fabrizio Geremicca 
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