O quilo não é mais aquele

Oprato de 400 gramas do self-service, os 2 quilos que você quer perder, a meia tonelada de cocaína no helicóptero do filho do senador: todas as medidas de massa, reais ou imaginárias, remetem a um pequeno cilindro de metal escondido nos arredores de Paris. Guardado num cofre localizado dentro de uma cripta no subterrâneo de um palácio do século XVII, esse objeto é a referência que determina o peso de cada átomo do universo. Esses valores são o que são porque, em 1889, representantes de dezenas de países convencionaram que 1 quilo seria definido como a massa daquele cilindro.

Chamado de Protótipo Internacional do Quilograma, ele é conhecido também como “Le Grand K” e fica armazenado no BIPM – o Escritório Internacional de Pesos e Medidas –, sediado no alto de uma colina no município de Sèvres. Com 3,9 centímetros de altura e outros 3,9 de diâmetro, tem o tamanho aproximado de uma xícara de café. É composto de uma liga metálica com 90% de platina e 10% de irídio. “São metais muito tenazes”, disse Richard Davis, um físico americano radicado em Paris. “Era a melhor tecnologia da época.”

Davis – um homem de 72 anos com cabelos grisalhos e bigode escuro – chefiou por quinze anos o departamento de massa do BIPM e hoje trabalha como consultor do escritório. Ele já transportou o Grand K, mas não encostou nele – carregou a bandeja com os dois grandes sinos de vidro que protegem o protótipo, como se fossem queijeiras montadas uma sobre a outra. “Você não vai querer ser a pessoa que deixou ele cair”, brincou o físico quando recebeu a piauí no ano passado no BIPM.

São necessárias três chaves para abrir o cofre. “Uma fica com o presidente do Comitê Internacional de Pesos e Medidas, outra com o diretor do BIPM e a terceira com o diretor dos Arquivos Nacionais da França”, explicou Davis. O americano mudou de assunto quando perguntei sobre a localização da passagem subterrânea que leva ao objeto. “Não estamos longe.”

O protótipo internacional foi retirado do cofre pela última vez em 2014, para um ritual de lavagem e pesagem que só tinha acontecido três vezes até então. “Usamos uma mistura de álcool e éter, e depois vapor d’água”, explicou Davis. Ele e seus colegas pesaram o Grand K e as seis cópias idênticas conservadas junto com o protótipo. A massa se mantinha estável desde a última medição, em 1991 – na estimativa anterior, porém, as cópias haviam ganhado 50 microgramas em média em relação ao original, para surpresa dos cientistas. “Não sabemos o que explicava a divergência e não sabemos por que ela foi interrompida”, afirmou.

Aorigem desse objeto remonta à Revolução Francesa, quando a República recém-instituída decidiu reformar o sistema de pesos e medidas com a ajuda de cientistas. O grama foi então definido como a massa de 1 centímetro cúbico de água pura a 4ºC – por extensão, o quilo seria a massa de um cubo de água com 10 centímetros de lado. Um objeto de referência foi forjado em 1799 e substituído pelo Grand K quase um século depois.

O quilograma é a última unidade a depender de um objeto concreto, que pode sumir, ser roubado ou destruído. As demais vêm sendo redefinidas desde os anos 60 em função de constantes físicas. “Era o ponto fraco do sistema internacional de unidades”, disse Davis. A primeira a se modernizar foi o segundo: antes definido como uma fração do dia solar e dependente da rotação da Terra, em 1967 ele passou a ser descrito em função da frequência de transição de um átomo de césio-133. O metro também mudou. Outrora correspondente a uma fração da circunferência terrestre, que acabou cristalizado em outro protótipo de platina e irídio, igualmente guardado no BIPM, ele equivale desde 1983 à distância que a luz percorre no vácuo num determinado intervalo de tempo.

Os especialistas discutiam a mudança do quilo desde 2005. Em 2011, decidiram que a massa passaria a ser definida em função da constante de Planck, que relaciona a frequência de radiação de uma determinada partícula com a sua energia. Um quilo será definido a partir de uma equação que envolve essa constante. Outras unidades que derivam da massa também estarão automaticamente vinculadas à constante de Planck, como o volt, o watt, o newton, o pascal ou o tesla, entre outras.

Faltava, porém, determinar com precisão o valor exato da constante. “É preciso que três equipes independentes cheguem a um mesmo valor usando ao menos dois métodos experimentais diferentes”, explicou Davis. Isso não havia sido possível até a última Conferência Geral de Pesos e Medidas, em 2014. Mas avanços foram feitos desde então, e a expectativa é que a nova definição seja aprovada na conferência que acontece em novembro deste ano. Na ocasião, também serão votadas novas definições para o ampère (unidade de corrente elétrica), o kelvin (temperatura) e o mol (quantidade de matéria).

Para o cidadão comum, o dia seguinte à entrada em vigor da nova definição será como outro qualquer. As balanças não serão recalibradas e nada vai mudar de peso. A alteração terá implicações práticas para cientistas e técnicos que trabalham nos institutos de metrologia espalhados pelo mundo. Do dia para a noite, as pouco mais de 100 cópias autenticadas do protótipo internacional produzidas no BIPM e distribuídas para esses institutos ficarão obsoletas, junto com o Grand K.

O Brasil detém uma dessas cópias: ela fica armazenada no campus do Inmetro, o Instituto Nacional de Metrologia, em Xerém, na Baixada Fluminense, sob cuidados semelhantes aos dedicados ao protótipo internacional. “O que muda é que agora você pode reproduzir o quilograma-padrão a qualquer momento e em qualquer lugar”, resumiu numa entrevista recente o físico carioca Carlos Augusto de Azevedo, presidente do instituto. Se por um lado a nova definição dá autonomia ao país, por outro exige equipamentos caros e sofisticados. “Se o Brasil não tiver um laboratório capaz de produzir um protótipo, para o comércio exterior teremos que validar nossas medidas em outro país”, continuou o físico. “É um problema de soberania nacional.” Azevedo disse que o Inmetro tem planos de construir uma balança de Watt, que permitirá obter um quilo-padrão com base na constante de Planck.

Se a nova definição do quilograma for adotada em novembro, a medida passará a tomar efeito em 20 de maio do ano que vem.