Já nas civilizações antigas, as medições padronizadas e consistentes desempenhavam um papel fundamental para o bom funcionamento da sociedade, mesmo que baseadas em artefatos físicos. Com o passar do tempo, graças ao avanço da tecnologia, as medições têm se tornado cada vez mais sofisticadas na ciência da medição.
Até 2018, o quilograma - unidade de massa do Sistema Internacional de Unidades (SI) - era definido como a massa de um objeto real: o Protótipo Internacional do Quilograma, mantido no Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM), nos arredores de Paris (França). Em 16 de novembro de 2018, a unidade quilograma recebeu uma nova definição aceita internacionalmente, com base em três constantes fundamentais: a velocidade da luz (c), a constante de Planck (h) e a frequência de transição hiperfina do césio (ΔvCs).
Um dos métodos para medir massa com base na nova definição é um dispositivo conhecido como balança de Kibble. Apesar da precisão atual das medições deste dispositivo, seus componentes ainda podem ser melhorados para reduzir as fontes de incertezas. Uma nova pesquisa, publicada na EPJ Techniques and Instrumentation, mostra como um projeto de um mecanismo aprimorado para a balança de Kibble pode melhorar ainda mais sua precisão.
Hoje, as balanças de Kibble permitem que os pesquisadores meçam massas em macroescala, com base diretamente em princípios quânticos fundamentais, sem a necessidade de comparar com um objeto físico. Para fazer isso, dois efeitos quânticos são medidos: o efeito Josephson e a Resistência Quântica de Hall (QHR) – uma forma quantizada de resistência elétrica que pode ser medida em materiais 2D a baixas temperaturas, quando submetidos a fortes campos magnéticos. Atualmente, o QHR é realizado em um experimento separado, externo ao sistema de medição, o que introduz incertezas na medição geral da balança de Kibble.
Para superar esse problema, o “Quantum Electro-Mechanical Metrology Suite” (QEMMS) está sendo atualmente construído no National Institute of Standards and Technology (NIST). Este novo dispositivo implementa o QHR diretamente no circuito elétrico da balança de Kibble e o sistema para medir a tensão de Josephson, eliminando qualquer incerteza de calibração. Nesse estudo, o projeto otimizado para QEMMS visa massas na faixa de medição de 10 g a 200 g. Para massas de 100 g, de acordo com os pesquisadores, mostraram que as medições podem ser feitas com uma incerteza relativa combinada de apenas 2x10-8, oferecendo melhorias consideráveis em comparação a projetos anteriores de balança de Kibble. Como resultado, o QEMMS poderá em breve permitir que os pesquisadores façam medições independentes e ultraprecisas de massas.
fontes: NIST, EPJ
 |
| Crédito: EPJ Balança de Kibble Aprimorada Projeto de aprimoramento do mecanismo QEMMS, um sistema de concepção modular e compacto, para uma nova balança de Kibble rastreável ao Sistema Internacional de Unidades (SI) de natureza quântica. |
Nenhum comentário:
Postar um comentário