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Redefinição do Sistema Internacional de Unidades -SI

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A redefinição do sistema internacional de unidades, é um novo passo para a ciência da medição. Essa nova redefinição, é um marco na história da metrologia. A definição das unidades do SI é estabelecida em termos de um conjunto de sete unidades básicas: kg, m, s, A, mol, cd e K. A nova revisão busca atribuir constantes físicas universais as novas definições das unidades através de vários métodos experimentais.

As alterações foram acordadas na CGPM em novembro de 2018, e serão definitivamente publicadas a partir do dia 20 de maio de 2019, o Dia Mundial da Metrologia, o dia em que a Convenção do Metro foi assinada em 1875.

O Sistema Internacional de Unidades - SI

O Sistema Internacional de unidades – SI foi criado em 1960 por uma resolução na 11ª reunião da Conférence Générale des Poids et Mesures, a CGPM (Conferência Geral sobre Pesos e Medidas). O sistema era baseado em seis unidades bases – metro, quilograma, segundo, ampère, kelvin e candela. Em 1971, após longas discussões entre físicos e químicos, a versão atual do SI foi finalizada com a adição da unidade mol, ampliando o SI para o número total de sete unidades básicas.

Hoje, o SI é utilizado em vários aspectos da vida em sociedade, o que inclui o comércio, a fabricação de produtos, a saúde e segurança, a proteção do meio ambiente, pesquisa e desenvolvimento de produtos, tecnologia e inovação, etc. Juntamente com as unidades derivadas, o SI se consolida como um sistema coerente de unidades de medidas pelo qual qualquer quantidade mensurável de interesse em pesquisa, indústria, comércio ou sociedade pode ser quantificada. O SI é a base do comércio internacional, desenvolvendo uma infra-estrutura global de qualidade de medição através dos institutos nacionais e internacionais de metrologia.

Fonte: BIPM, 2019.

Redefinição do SI

Em uma decisão histórica feita na 26ª reunião da Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM) que aconteceu em novembro de 2018 em Versalhes na França, os 60 Estados membros do BIPM decidiram unanimemente pela revisão do Sistema Internacional de Unidades (SI), mudando a definição mundial do quilograma, o ampere, o kelvin e o mol.

A nova revisão irá definir todas as unidades do SI em termos de constantes da natureza, garantindo estabilidade futura para o SI e abrindo novos caminhos para  a inovação e tecnologia. As mudanças entram em vigor no Dia Mundial da Metrologia, no dia 20 de maio de 2019.

A decisão feita na 26ª CGPM, partiu do princípio de criar de fato um Sistema Internacional de Unidades baseado em constantes invariantes da natureza. Atualmente, o quilograma é a última unidade base do SI a ser definida em termos de um objeto feito pelo homem e não por uma constante da natureza.

O quilograma é atualmente definido como a massa de um pedaço de metal em um cofre em Paris, conhecido em inglês como IPK – Protótipo Internacional do Quilograma. O cuidado com esse padrão é extremo, pois o IPK era utilizado para rastrear as medições e os padrões de massa do planeta. A principal desvantagem em utilizar um objeto como definição de uma unidade básica recorre no fato de que não há garantia de estabilidade no valor da massa.

Um estudo realizado, comparou as cópias oficias feitas do IPK espalhadas pelo mundo nos institutos de metrologia nacionais e verificou que ao longo do tempo houve alteração no valor das massas. O gráfico do BIPM mostra que algumas cópias ganharam cerca de 50 µg ao longo de um século, e uma vez que as cópias estão variando, pode-se dizer que o padrão do IPK também está, o que nos leva a um conflito físico e matemático.

O que vai mudar nas unidades?

As constantes da natureza, como a velocidade da luz, possuem valores imutáveis ao longo do tempo e do espaço, e isso nos permite atribuir a essas constantes valores exatos. Assim vai acontecer com as unidades de quilograma, ampere, kelvin e mol.

A mudança nas unidades básicas do SI tem efeito profundo na medição realizada pela ciência hoje e causará grande impacto na sociedade no futuro. As novas unidades serão do mesmo tamanho, mas definidas de forma precisa e sem incerteza de medição associada. A nova revisão irá impactar quatro das sete  unidades de base:

  • O quilograma será definido em termos da constante de Planck (h)
  • O ampere será definido em termos da carga elementar (e)
  • O kelvin será definido em termos da constante de Boltzmann (k)
  • O mol será definido em termos da constante de Avogadro (NA)

 

As três outras unidades base, o metro, o segundo e a candela, já foram definidas em termos de constantes invariáveis. O resultado final será uma definição mais simples e fundamental de todo o SI e irá dispensar qualquer definição baseada em artefato construído pelo homem.

Redefinição do SI
Fonte: Adaptado de BIPM, A concise summary of the International System of Units, SI.

Quais os impactos para a sociedade?

A utilização de constantes invariáveis na definição das unidades básicas do SI irá permitir que indústrias e ciência consigam evoluir na qualidade das medições reduzindo os níveis de incerteza. Por exemplo, a área farmacêutica pode precisar medir produtos químicos para pesquisa de novos medicamentos em quantidades que são um milhão de vezes menores que um quilograma padrão. A nova definição do quilograma permitirá medições muito melhores dessas massas de miligramas e microgramas.

Assim como a redefinição do segundo, nos permitiu navegar pelo GPS, espera-se que com as novas definições do SI a ciência ganhe estímulo para o desenvolvimento de novas tecnologias. Toda vez que a humanidade aumentou a precisão de suas medidas,  surgiram melhores tecnologias. Se a história da medição no passado é um indicador do futuro, então a nova revisão do SI irá provavelmente ajudar a sociedade a resolver uma grande quantidade de mistérios e problemas. Uma coisa é certa, para que a inovação aconteça precisamos estar sempre realizando mudanças, sem esquecer de olhar para nossas medições.

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Referências
[1] www.bipm.org (On the revision of the SI).
[2] www.nature.com (New definitions of scientific units are on the horizon. Metrologists are poised to change how scientists measure the Universe. Elizabeth Gibney , 27 October 2017).
[3] www.nist.gov (A Turning Point for Humanity: Redefining the World’s Measurement System. Created May 12, 2018, Updated December 06, 2018).
[4] www.euramet.org (Progress towards redefining the International System of Units in 2018. 2017-10-27).
[5] www.npl.co.uk (Redefining the SI units).
[6] An Introduction to the New SI. Sandra Knotts, Peter J. Mohr, William D. Phillips. THE PHYSICS TEACHER.  Vol. 55, January 2017 DOI: 10.1119/1.4972491.
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