O quilograma (kg) é a unidade básica de massa do Sistema Internacional de Unidades (SI) e é definido como sendo igual à massa do International Prototype Kilogram, IPK, chamado de “Le Grand K” (protótipo internacional do quilograma) que tem peso quase igual ao de um litro de água. Esse protótipo é composto por irídio e platina e encontra-se sob custódia do Escritório Internacional de Pesos e Medidas (BIPM) em Sèvres, França desde 1889, quando foi sancionado pela Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM).

Antes de se adotar o IPK, o quilograma era definido como sendo a massa de um litro de água desmineralizada a quinze graus Celsius. Abandonou-se esse método, porém, após perceber-se que a massa da mesma quantidade de água variava de acordo com a sua pureza.

Os americanos já sabiam a algum tempo que havia alguns problemas com o “Le Grand K” da França: está ficando mais leve.

O modelo do quilo é mantido sob proteção, mas a cada 40 anos ele reaparece: criam-se oitenta réplicas dele, que são comparadas ao modelo do quilo presente em laboratórios ao redor do mundo. Da última vez que ele apareceu, ele tinha 0,05mg a menos – um problema, já que a massa dele simplesmente não pode variar.

E por que ele está ficando mais leve?

Especialistas não sabem ao certo para onde foram esses miligramas, mas alguns teorizam que as réplicas são manipuladas mais frequentemente, o que pode lhes acrescentar massa de forma sutil. Outros postulam que a liga metálica do Le Grand K está “perdendo gás”, ou seja, o ar está gradualmente escapando do metal.

A estabilidade do protótipo internacional do quilograma, o IPK, é de suma importância, haja vista que a unidade quilograma sustenta grande parte de derivadas no SI. Por exemplo, o newton é definido como a força necessária para causar aceleração a um quilograma a um metro por segundo ao quadrado. Caso a massa do IPK mude, também mudará o newton e todas as outras unidades que derivem do quilograma. O pascal, unidade de pressão do SI, é derivado do newton, que por sua vez é derivado do quilograma; sendo assim, o pascal é definido indiretamente pelo quilograma. Essa cadeia de dependências se segue por muitas outras unidades. Por exemplo, o joule, unidade de trabalho, é definido pela energia gasta pela ação de uma força ao longo de um deslocamento. A equação abaixo mostra como a unidade joule é dependente da unidade quilograma:

É por isso que os cientistas estão ansiosos para redefinir o quilograma de acordo com uma constante fundamental da natureza. Ao contrário de um artefato físico, cuja massa muda ligeiramente com o tempo, uma constante fundamental é exatamente isso: constante e imutável em todo o universo.

Propostas para alteração do padrão

A constante de Planck (h) está no cerne da mecânica quântica. Átomos só podem fornecer energia em quantidades específicas, conhecidas como “quanta” – da mesma forma que o dinheiro é subdividido em valores específicos de moeda. Essa quantidade de energia é proporcional à constante de Planck.

É um número muito pequeno e, portanto, extremamente difícil de medir com precisão. Usando uma versão high-tech de uma balança de dois pratos, os cientistas do NIST chegaram a um valor de 6,62606983 x 10^-34 kg∙m²/s, com precisão de 34 partes por bilhão.

Uma vez que os resultados de vários países forem obtidos, eles serão inseridos em um computador que analisará os dados para chegar ao melhor valor global da constante de Planck. Então ele se tornará a nova base para o quilograma a partir de 2018.

A maioria das pessoas provavelmente não vai notar quando isso acontecer, mas os cientistas terão muito mais confiança ao fazer medições delicadas no futuro – e eles terão a agradecer uma série de estudiosos que trabalharam durante anos para garantir que o quilograma permaneça verdadeiramente constante para sempre.