Il chilogrammo incostante - I pesi campione tendono a
crescere
di Anthos Bray (pubblicato il 25 agosto 1993 su TuttoScienze)
UN paio di anni fa il Bureau International des Poids et Misures (Bipm)
avvio' la terza verifica dei prototipi nazionali del chilogrammo, unita'
fondamentale di massa del Sistema internazionale (Si). Nel 1991 erano stati
verificati 20 prototipi nazionali (cilindri di platino/iridio, con diametro e
altezza di 39 millimetri) sui 34 inviati al Bipm dai diversi Paesi aderenti al
Trattato sulla Convenzione del Metro, firmato nel 1875. I prototipi sono poi
diventati 40 per l' aggiunta di 5 nuovi campioni di recente produzione
(lavorati, puliti e messi a punto presso il Bipm, con un utensile a punta di
diamante) e un sesto prototipo appartenente all'Accademia delle Scienze di
Francia. Di questo campione si sa che, a partire dal 1961, non e' stato mai
usato ed e' stato sempre conservato nel suo contenitore. Nell' autunno dello
scorso anno e' stata terminata la verifica di tutti i 40 prototipi e un rapporto
conclusivo e' stato presentato recentemente dal Bipm al Comitato Consultivo per
la Massa e le grandezze derivate (Ccm). I risultati della verifica riguardano il
confronto tra i prototipi nazionali e il prototipo internazionale, conservato
presso il Bipm, fatto con una bilancia a bracci eguali, distinta con la sigla
Nrs 2, che ha un sensibilita' migliore di 1 milionesimo di grammo.
Il confronto e' stato fatto dopo avere assoggettato tutti i campioni a un
procedimento di pulizia e lavaggio con solventi e vapore acqueo fatto presso il
Bipm, procedimento adottato per la prima volta in modo sistematico in occasione
della terza verifica (le precedenti erano state effettuate nel 1889 e nel
1946).
I risultati sui 40 prototipi hanno confermato quelli trovati dal confronto
dei primi 20 e che possono essere cosi' riassunti. Innanzi tutto l' evoluzione
della massa sembra regolare e conferma i valori ottenuti in occasione della
seconda verifica. La massa dei prototipi nazionali mostra la tendenza ad
aumentare in una misura variabile, dopo la seconda verifica, da 0, 25 a 0, 90
milionesimi di grammo all' anno, in dipendenza dello stato di conservazione e
del modo d' impiego del campione. I valori della massa ottenuti dal chilogrammo
prototipo italiano, distinto dal n. 5, rientrano nel comportamento medio:
infatti essi sono risultati: 1 kg piu' 0, 018 mg nel 1889, 1 kg piu' 0, 018 mg
nel 1946 e 1 kg piu' 0, 064 mg nel 1992. L' Italia, oltre al campione n. 5,
conservato presso l' Ufficio centrale metrico del ministero dell' Industria,
possiede un altro chilogrammo prototipo, contrassegnato dal numero 62 e
conservato dal 1971 presso l' Istituto di Metrologia Colonnetti (Imgc) del Cnr a
Torino, il cui valore, come risulta dalla recente verifica, e' di 1 kg 0, 907
mg. Per trovare la causa della variazione nel tempo della massa dei prototipi,
sono in corso studi e ricerche presso numerosi laboratori metrologici primari di
tutto il mondo, a cui partecipa attivamente l'Istituto nazionale di metrologia
"Gustavo Colonnetti". Con questi studi e' tenuto sotto controllo
continuo il valore della massa di prototipi e di provini dello stato materiale (cioe'
platino/iridio), ma di dimensioni ridotte. Alcuni risultati ottenuti tramite
questi controlli e in base a confronti tra i prototipi consentono di concludere
che in generale i prototipi prodotti nello stesso periodo e trattati all'
incirca nella stessa maniera mostrano eguale comportamento agli effetti
dell'aumento di massa. In due laboratori sono state riscontrate sulla superficie
dei provini di platino/iridio contaminazioni di mercurio. In tre laboratori e'
stato dimostrato che la pulizia ad ultrasuoni con solvente e' piu' efficace
nella rimozione dei contaminanti, rispetto agli altri metodi di pulizia. Due
laboratori hanno trovato che superfici pulite con vapore desorbono più acqua di
quelle pulite con solventi. Il Ccm, a conclusione dei suoi lavori, ha approvato
una raccomandazione con la quale s' invitano "i laboratori metrologici a
continuare le ricerche in corso e a svilupparne altre con lo scopo di tenere
sotto controllo la stabilità del prototipo internazionale del chilogrammo e
aprire la via a una nuova definizione dell' unità di massa basata sulle
costanti fondamentali o atomiche".
Anthos Bray Politecnico di Torino
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