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Attenzione: chi utilizzi le informazioni riportate in questo articolo lo fa a proprio rischio e pericolo, sollevando l'autore da qualsiasi responsabilità e rinunciando a qualsiasi rivalsa nei suoi confronti. 

Il 16 novembre 2018 è stata una giornata storica per il mondo intero: la Conferenza Generale sui Pesi e Misure (CGPM, General Conference on Weights and Measures), nel corso della 26^a riunione a Versailles, ha approvato all'unanimità la revisione del Sistema Internazionale delle Unità di Misura (SI). L'approvazione della Risoluzione A, che entrerà in vigore il 20 maggio 2019, stabilisce importantissime novità:

• la ridefinizione dei valori delle costanti universali della fisica
• la ridefinizione delle unità di misura fondamentali in modo che siano tutte basate sulle costanti universali della fisica e che si possano realizzare in qualsiasi laboratorio appositamente attrezzato mediante esperimenti.

In conseguenza all'approvazione di questa revisione, andrà in pensione il kilogrammo campione custodito a Parigi e verrà sostituito da esperimenti che possono essere realizzati in qualsiasi parte del mondo. Non sarà più necessario, quindi, recarsi a Parigi per confrontare il campione di massa nazionale con l'originale. Cambia anche la definizione dell'unità di corrente elettrica, il nostro beneamato ampere, in quanto la definizione sperimentale basata sull'attrazione dovuta al campo magnetico che si genera allo scorrere della corrente in due fili (ancora in vigore per qualche mese) è difficile da realizzare e, in fin dei conti, poco precisa. Stessa sorte per l'attuale definizione del kelvin (unità di misura della temperatura) e della mole (quantità di sostanza), entrambe destinate all'oblio .

Dunque, come già detto, dal 20 maggio 2019 tutte le definizioni delle unità di misura saranno basate su costanti fisiche universali e saranno pertanto realizzabili (cioè sarà possibile tarare uno strumento o un campione di lavoro dell'unità di misura) attraverso esperimenti eseguiti da chiunque abbia conoscenze adeguate, in qualsiasi laboratorio debitamente attrezzato.

Finalmente avremo unità di misura fissate per sempre, per tutti! (Beh, almeno fino alla prossima revisione... )

Una curiosità: come mi ha fatto notare un collega, l'istituto che si è dato da fare più di tutti per questa ridefinizione è il NIST, National Institute of Standards and Technology, l'istituto metrologico primario degli Stati Uniti d'America . Si, gli Stati Uniti, proprio quelli che confondono il mondo intero continuando a usare il piede invece del metro, la libbra invece del kilogrammo e altre unità di misura fantasiose prese dal cosiddetto Sistema Imperiale . Come dire che chi ha pane (le risorse necessarie per questa rivoluzione epocale) non ha i denti per mangiarlo (in quanto la popolazione e l'industria americana sono legate ancora a unità di misura obsolete) .

Prima di vedere insieme le nuove definizioni, credo sia importante rimarcare che, ai fini pratici, nella nostra vita di tutti i giorni non cambierà niente: non dimagriremo, non ingrasseremo, non saremo più alti o più bassi, i nostri trasmettitori avranno la stessa potenza di sempre, ammesso che li trattiamo con la dovuta "cortesia", e così via. Tuttavia, giusto per fare qualche esempio, sarà più agevole disporre di strumenti tarati in maniera compatibile in tutti i paesi del mondo, indipendentemente, per esempio, dalle relazioni diplomatiche tra il paese che necessita dell'unità di misura e i detentori di campioni ufficiali, e indipendentemente da altre condizioni critiche. Inoltre, si spalancano le porte a interscambi commerciali e industriali di alta tecnologia e si riducono i contenziosi internazionali legati alle differenze delle realizzazioni locali delle unità di misura. Soprattutto, nel mondo della ricerca scientifica e tecnologica, si rendono maggiormente confrontabili studi su scala meno che microscopica, pensiamo per esempio alla meccanica quantistica e agli studi sulle onde gravitazionali, e si facilita la collaborazione tra gruppi di scienziati dislocati sull'intera superficie mondiale (e, direi, anche al di fuori del nostro pianeta Terra!)

Vediamo in dettaglio le nuove definizioni:

• la frequenza della transizione iperfine dello stato fondamentale dell'atomo di cesio 133 in assenza di perturbazione, Δν_Cs è 9 192 631 770 Hz,
• la velocità della luce nel vuoto c è 299 792 458 m/s,
• la costante di Planck h è 6.626 070 15 x 10^-34 J s,
• la carica elementare e è 1.602 176 634 x 10^-19 C,
• la costante di Boltzmann k è 1.380 649 x 10^-23 J/K,
• la costante di Avogadro N_A è 6.022 140 76 x 10²³ mol^-1,
• l'efficacia luminosa della radiazione monocromatica di frequenza 540 x 10¹² Hz, K_cd, è 683 lm/W. (Nota del traduttore: "efficacia luminosa", traduzione in italiano di "luminous efficacy")

Le unità di misura fondamentali del Sistema Internazionale, a partire dal 20 maggio 2019 sono così definite:

• Il secondo, simbolo s, è l'unità di tempo del SI. È definito prendendo il valore numerico fissato della frequenza dell'atomo di cesio 133 pari a 9 192 631 770 quando espressa nell'unità Hz, che è uguale a s^-1.
• Il metro, simbolo m, è l'unità di lunghezza del SI.  È definito prendendo il valore numerico fissato della velocità della luce nel vuoto pari a 299 792 458 quando espressa nell'unità m/s, dove il secondo è definito in termini di Δν_Cs.
• Il kilogrammo, simbolo kg, è l'unità di massa del SI. È definito prendendo il valore numerico fissato della costante di Planck h pari a 6.626 070 15 x 10^-34 quando espressa nell'unità J s, che è uguale a kg m² s^-1, dove il metro e il secondo sono definiti in termini di c e Δν_Cs.
• L'ampere, simbolo A, è l'unità della corrente elettrica del SI. È definito prendendo il valore numerico fissato della carica elementare e pari a 1.602 176 634 x 10^-19 quando espressa nell'unità C, che è uguale a A s, dove il secondo è definito in termini di Δν_Cs.
• Il kelvin, simbolo K, è l'unità della temperatura termodinamica del SI.  È definito prendendo il valore numerico fissato della costante di Boltzmann k pari a 1.380 649 x 10^-23  quando espressa nell'unità J K^-1, che è uguale a kg m² s^-2 K^-1, dove il kilogrammo, il metro e il secondo sono definiti in termini di h, c e Δν_Cs.
• La mole, simbolo mol, è l'unità della quantità di sostanza del SI. Una mole contiene esattamente 6.022 140 76 x 10²³ entità elementari. Questo numero è il valore numerico fissato della costante di Avogadro, N_A, quando espressa nell'unità mol-1 ed è chiamato il numero di Avogadro.

La quantità di sostanza, simbolo n, di un sistema è  una misura del numero di specificate entità elementari. Una entità elementare può essere un atomo, una molecola, uno ione, un elettrone, qualsiasi altra particella o specificato gruppo di particelle.

• La candela, simbolo cd, è l'unità dell'intensità luminosa in una data direzione del SI. È definita prendendo il valore numerico fissato della efficacia luminosa della radiazione monocromatica di frequenza  540 x 10¹² Hz, K_cd, pari a 683 quando sia espressa nell'unità lm W^-1, che è uguale a cd sr W^-1, o cd sr kg^-1 m^-2 s³, dove il kilogrammo, il metro e il secondo sono definiti in termini di h, c e Δν_Cs.

Per ulteriori dettagli e informazioni ufficiali, consultare il sito del BPIM di cui fornisco un paio di link qua sotto. Per cortesia se, nonostanze tutti i miei sforzi di essere preciso, vi accorgete di qualche inesattezza, fatemelo sapere in modo che possa prontamente apportare le dovute correzioni.

Ringrazio il mio amico Ivo D. per avermi aiutato a tradurre in modo scientificamente sensato la definizione di Δν_Cs 

Fonte: BIPM Bureau International des Poids et Mesures -  Convocation of the CGPM - 26th meeting - Draft Resolution A "On the revision of the International System of Units (SI). Liberamente tradotto dalla versione in inglese da ik1hge (la lingua ufficiale della metrologia è il francese; i documenti del BIPM vengono pubblicati in francese e in inglese per cui, a volte, ci sono delle incongruenze tra i testi nelle due lingue; io ho, a mia volta, tradotto in italiano la versione inglese).

Avvertenze: Ho tradotto dall'inglese al meglio della mia conoscenza ma non posso garantire che la traduzione sia fedele al testo originale. Questo è un articolo a scopo divulgativo e informativo; prima di utilizzare le informazioni riportate in questo articolo, verificatele e correggetele consultando i documenti originali e eventuali altri documenti ufficiali.