UNITATEA, masura tuturor lucrurilor

In aceasta lume – In care totul pare sa se schimbe si sa se redefineasca de la o zi la alta; in care banii nu mai sunt ce-au fost, morala nu mai e ce-a fost, iar despre moda ce sa mai vorbim; in care globalizarea e departe de a ne aduce la vreun numitor comun –, o mana de oameni risipiti prin misterioase laboratoare, departe de atentia opiniei publice si a jurnalelor de stiri, este pe cale sa faca un lucru senzational: sa redefineasca unitatile de masura. De ce? Din cel mai solid motiv: pentru ca n-au fost inca suficient de bine definite. Suficient de exact si de neschimbator. De exemplu, metrul, care este distanta petrecuta de lumina in vid in 1/299.792.458 dintr-o secunda. Iar secunda – durata a 9.192.631.770 perioade de radiatie corespunzand tranzitiei intre doua niveluri hiperfine ale starii de baza a atomului de cesiu 133. Cam vag, nu?

Oamenii au masurat, dupa cum i-a taiat capul, inca din Preistorie, cand o aproximare gresita – de distanta sau de timp – te putea costa coliziunea directa cu un mamut. Abia in anul 1960 dupa Hristos, la cea de-a 11-a Conferinta Generala a Greutatilor si Masurilor, s-a adoptat actualul Sistem International de Unitati (SI). Ceea ce nu inseamna ca de atunci ne raportam la aceleasi valori, de vreme ce lumea anglo-saxona o tine inainte cu mile, yarzi, picioare, inci, livre si altele. In principiu, totusi, cele sapte unitati de baza sunt kilogramul, molul, metrul, secunda, candela, amperul si kelvinul. Cateva dintre ele nu fac parte chiar din limbajul uzual, asa ca o sa le definim in treacat.

• De ce uneori zăpada pare albastră?
• O gaură neagră masivă din Universul timpuriu, surprinsă în timp ce trage „un pui de somn”

Molul este cantitatea de substanta a unui sistem care contine atatea entitati elementare (atomi, molecule, ioni, electroni etc.) cate exista in 0,012 kilograme de carbon 12.
Candela este intensitatea luminoasa, intr-o directie data, a unei surse care emite radiatie monocromatica cu frecventa de 540×1.012 hertzi si are o intensitate radianta de 1/683 wati pe steradian (unghiul solid cu varful in centrul unei sfere care decupeaza pe ea o arie egala cu patratul razei).
Amperul este curentul constant care, in doua conductoare drepte, paralele, de lungime infinita si sectiune neglijabila, distantate la un metru si plasate in vid, produce intre ele o forta egala cu 2×10-7 newtoni pe metru liniar.
Kelvinul este 1/273,16 din temperatura termodinamica a triplului punct al apei. Orice unitate de masura suporta multipli (deca, hecto, kilo, mega, gica, tera, peta, exa, zetta, yotta – corespunzand lui 10 la puterea 1, 2, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24) si diviziuni (deci, centi, mili, micro, nano, pico, femto, atto, zepto, yokto – cu 10 la aceleasi puteri, dar negative).
Bun. Acum, ca lucrurile sunt clare, sa vedem ce vor oamenii acestia nelinistiti. Nimic altceva decat sa lege toate unitatile de constante fizice fundamentale.
 
Kilogramul, bunaoara, este inca dependent de un artefact. Etalonul este pastrat in subsolul Biroului International al Greutatilor si Masurilor (BIMP), la Sèvres, langa Paris.
O data pe an, seiful e deschis pentru o „inspectie vizuala“ (ochiometrica – s-ar spune pe meleagurile noastre). Trei persoane detinatoare a trei chei – directorul BIPM, seful Arhivelor Nationale si presedintele CIPM (Comitetul International de profil) – au acces la cilindrul de 39 de milimetri, 90% platina si 10% iridiu. Efortul de a inlocui acest reper oarecum primitiv cu unul intangibil de catre factorii de mediu se indreapta fie spre constanta lui Avogadro, fie spre cea a lui Plank, fie spre unitatea atomica de masa.
 
Utilitatea molului este impusa de industria chimica, din nevoia de a se asigura ca substantele se amesteca in proportiile ideale cerute de o reactie sau alta. Si in acest caz, problema unei cat mai exacte definiri este dublata de cea a corectei calibrari a instrumentelor. La Institutul National de Metrologie din Germania (PTB) – sursa principala a informatiilor si imaginilor din aceste pagini –, se pun la punct solutii care devin standarde. Lumina, cu viteza sa constanta, este un excelent candidat pentru orice referinta. Laserele au facut de mult inutila existenta unui metru-etalon
ca obiect fizic.

La randul lor, procesele radioactive, care determina trecerea de la un izotop la altul, ofera suport pentru o cat mai corecta masurare a timpului. Facand cuvenita reverenta orologierilor clasici, trecerea orelor, secundelor, nanosecundelor nu mai este luata in calcul decat in raport cu ceasurile atomice. Trei dintre acestea, pe baza de cesiu, aflate in laboratoarele PTB din Braunschweig, sunt baza timpului oficial al Germaniei, dar si parte a unei retele mondiale de ceasuri atomice rezidente in 50 de institutii din diferite state – retea care defineste UTC, Timpul Universal Coordonat (iata o idee: daca s-ar fi vorbit de Coordonare in loc de Globalizare, poate ca miscarea ar fi fost mai usor acceptata). Respectivele incinte au scuturi de cupru care le feresc si de cea mai timida interferenta electromagnetica. Nu intri cu mobilul acolo…

Acum se lucreaza la un ceas de 100 de ori mai exact decat cele actuale. Atomii de cesiu sunt capturati in centrul acestuia, in vid, si preluati de sase raze laser pentru a fi accelerati vertical, dupa care recad si procesul se reia. In timpul „zborului“ este provocata o oscilatie interna care devine un temporizator de mare acuratete. Star Trek e istorie…Pentru redefinirea amperului s-a stabilit si un termen: 2011. Atunci, va fi definitiv si solid legat de o marime-unicat: sarcina unui electron. Pentru asta, PTB lucreaza la un cip-minune, a carui functionare optima reclama temperaturi apropiate de zero absolut. Acest prag, la care inceteaza orice miscare in interiorul unei substante, reprezinta din fericire reperul absolut la care se poate raporta temperatura. Dar asta nu rezolva totul, caci de acolo si pana la caldura proceselor termonucleare din inima stelelor mai trebuie si niste gradatii! Cat despre candela, viata noastra e deja un spectacol de sunet si lumina…

Foto: Hepta