Redefinição do Sistema Internacional de Unidades.

Redefinição do Sistema Internacional de Unidades lvtarelho@inmetro.gov.br Luiz Vicente Gomes Tarelho Pesquisador e Tecnologista em Metrologia e Qualidade

Inmetro - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia Presidente : João Herz da Jornada Dimci - Diretoria de Metrologia Científica e Industrial Diretor: Humberto Siqueira Brandi Dmtic - Divisão de Metrologia em Tecnologia da Informação e Telecomunicações Chefe da Divisão: Rodolfo Saboia Lima de Souza Laort Laboratório de Comunicações Ópticas, Rádio Frequência e Tempo e Frequência Pesquisadores:Antonio Carlos Baratto Guilherme de Andrade Garcia Luiz Vicente Gomes Tarelho

Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia Construção de infraestrutura para desenvolvimento sustentável Padronização Metrologia Comércio Indústria Avaliação da Conformidade Sociedade

Sociedade Avaliação da Conformidade Ciência Indústria e Comércio Metrologia Tecnologia Padronização

Metrologia BIPM e OIML Convenção do Metro Institutos Metrológicos Nacionais Tratados Internacionais Padrões de medição com: Exatidão, Estabilidade e Confiabilidade Quebra de Barreiras Técnicas Confiança na Capacidade de Medição Modelo Legal de infraestrutura técnica BIPM e OIML Padronização Alvin Toffler 2 ª Onda Industrialização Regulamentos Técnicos de Produtos Processos de produção Sistemas de Gerenciamento Facilitação de comércio Desenvolvimento econômico Competitividade Promoção de : Segurança, Qualidade e Compatibilidade ISO, IEC e ITU Avaliação da Conformidade ISO/IEC 17000 Requisitos Técnicos Produtos, Processos Sistemas, Pessoas Órgãos Ensaios, Inspeção Certificação Promoção de Segurança Obediência a Regulamento ou Padrão ILAC e IAF

XVIII Era Industrial XXI Era do Conhecimento Tecnologia Industrial Transporte de produtos Tecnologia da Informação Comunicação

Metrologia BIPM e OIML Convenção do Metro nstitutos Metrológicos Nacionais Tratados Internacionais Padrões de medição com: Exatidão, Estabilidade e Confiabilidade 2006 2012 Quebra de Barreiras Técnicas Confiança na Capacidade de Medição Modelo Legal de infraestrutura técnica BIPM e OIML

Corrente elétrica temperatura tempo Quantidade de substancia Intensidade luminosa massa comprimento 2006 Sci. Commons Definição Atual do Sistema Internacional de Unidades

Cs) hfs O segundo é a duração de 9 192 631 770 períodos da radiação correspondente à transição entre os dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de Cs 133. Incerteza relativa de reprodução: 10-15

O metro é o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo durante um intervalo de tempo de 1/299 792 458 de segundo. C incerteza relativa de reprodução: 10-12

O kilograma é a unidade de massa: igual à massa do protótipo internacional do kilograma. M(IPK) incerteza relativa de reprodução: 2.10-9

O ampere é a intensidade de uma corrente elétrica constante que, se mantida em dois condutores paralelos, retilíneos, de comprimento infinito, de seção circular desprezível, e situados à distância de 1 metro entre si, no vácuo, produz entre estes condutores uma força igual a 2 x 10-7 newton por metro de comprimento. incerteza relativa de reprodução: 9.10-8

O mol é a quantidade de substância de um sistema que contém tantas entidades elementares quantos átomos existem em 0,012 kilograma de carbono 12; seu símbolo é mol. incerteza relativa de reprodução: 2. 10-9

A candela é a intensidade luminosa, numa dada direção, de uma fonte que emite uma radiação monocromática de frequência 540 x 1012 hertz e que tem uma intensidade radiante nessa direção de 1/683 watt por esferorradiano. incerteza relativa de reprodução: 10-4

T pte Isolado O kelvin, unidade de temperatura termodinâmica, é a fração 1/273,16 da temperatura termodinâmica do ponto triplo da água. incerteza relativa de reprodução: 10-6

Corrente elétrica temperatura tempo Quantidade de substancia Intensidade luminosa massa comprimento 2006 Sci. Commons

http://www.bipm.org/en/si/new_si /

Teste de cinco constantes fundamentais (ν Cs, c, h, e, k) (R, c, h, e, k) (ν Cs, c, h,μ 0, k) (m e, c, h, e, k) (ν Cs, c,λ e,μ 0, k)

Teste de cinco constantes fundamentais (ν Cs, c, h, e, k) (R, c, h, e, k) (ν Cs, c, h,μ 0, k) (m e, c, h, e, k) (ν Cs, c,λ e,μ 0, k)

2012

Notação Matricial de Análise Dimensional Constante Dimensão Cs s -1 m 0 c m 1 s -1 Mat = Cs c s -1-1 m 0 1 Mat -1 = s m Cs -1-1 c 0 1 Unidade Constante s Cs -1 c 0 m Cs -1 c 1

Constante Dimensão Cs s -1 c s -1 m 1 h s -1 m 2 kg 1 e s 1 A 1 k B s -2 m 2 kg 1 K -1 N A mol -1 K Cd s 3 m -2 kg -1 cd 1

Dimensional exponents for each fundamental constant as stated in 2006. s m kg A K mol cd Cs -1-1 0 1/2 0 0 1 c 0 1 0 1/2 0 0 2 m(ipk) 0 0 1 1/2 0 1 1 0 0 0 0-1/2 0 0 0 T PTE 0 0 0 0 1 0 0 M( 12 C) 0 0 0 0 0-1 0 K cd 0 0 0 0 0 0 1

Dimensional exponents for each fundamental constant as stated in 2011 s m kg A K mol cd Cs -1-1 1 1 1 0 2 c 0 1-2 0 0 0 0 h 0 0 1 0 1 0 1 e 0 0 0 1 0 0 0 k B 0 0 0 0-1 0 0 N A 0 0 0 0 0-1 0 K cd 0 0 0 0 0 0 1

2 e

NOVO SI O Sistema Internacional de Unidades, o SI, é o sistema de unidades no qual: A frequência de separação entre os níveis do estado fundamental do átomo de césio ν ( 133 Cs) hfs é exatamente 9 192 631 770 hertz [Hz], A velocidade da luz no vácuo c é exatamente 299 792 458 metro por segundo [m s -1 ], A constante de Planck h é exatamente 6,626 06X 10-34 joule segundo, [J s], A carga elementar e é exatamente 1,602 17X 10-19 coulomb, [C], A constante de Boltzmann k é exatamente 1,380 65X 10-23 joule por kelvin, [J K -1 ], A constante de Avogadro N A é exatamente 6,022 14X 10 23 mole recíproco, [mol -1 ], eficácia luminosa K cd da radiação monocromática de frequência 540 10 12 hertz é exatamente 683 lumen por watt, [lm W -1 ]

Sci. Commons 201X

The second, s, is the unit of time; its magnitude is set by fixing the numerical value of the ground state hyperfine splitting frequency of the cesium 133 atom, at rest and at a temperature of 0 K, to be equal to exactly 9 192 631 770 when it is expressed in the unit s -1, which is equal to Hz.

The metre, m, is the unit of length; its magnitude is set by fixing the numerical value of the speed of light in vacuum to be equal to exactly 299 792 458 when it is expressed in the unit m s -1.

The kilogram, kg, is the unit of mass; its magnitude is set by fixing the numerical value of the Planck constant to be equal to exactly 6.626 06X 10 34 when it is expressed in the unit s 1 m 2 kg, which is equal to J s.

The ampere, A, is the unit of electric current; its magnitude is set by fixing the numerical value of the elementary charge to be equal to exactly 1.602 17X 10 19 when it is expressed in the unit s A, which is equal to C.. e

The kelvin, K, is the unit of thermodynamic temperature; its magnitude is set by fixing the numerical value of the Boltzmann constant to be equal to exactly 1.380 6X 10 23 when it is expressed in the unit s 2 m 2 kg K -1, which is equal to J K -1.

The candela, cd, is the unit of luminous intensity in a given direction; its magnitude is set by fixing the numerical value of the luminous efficacy of monochromatic radiation of frequency 540 10 12 Hz to be equal to exactly 683 when it is expressed in the unit s 3 m -2 kg -1 cd sr, or cd sr W -1, which is equal to lm W -1. 2

The mole, mol, is the unit of amount of substance of a specified elementary entity, which may be an atom, molecule, ion, electron, any other particle or a specified group of such particles; its magnitude is set by fixing the numerical value of the Avogadro constant to be equal to exactly 6.022 14X 10 23 when it is expressed in the unit mol -1. Isolado

Desafio de tecnologia portadora de futuro A Padronização de tempo e frequência se tornou uma tecnologia estratégica e um conhecimento metrológico que se tornará imprescindível para garantir a realização de seis das sete unidades do SI de acordo com a nova definição.

Relógio comercial 5071A Cs

Comparação chave de tempo e frequência Grau de equivalência do padrão do Campus 68 participantes 400 relógios UTC 8 países - 13 padrões primários TAI Comparação remota por satélite - Uso dos relógios a bordo dos satélites em órbita da Constelação GPS Relatório Circular T

Elaboração do TAI e UTC Papel do BIPM 400 relógios ~ 68 labs 13 padrões 8 labs média steering EAL Escala atômica livre Rotação da Terra (IERS) leap seconds TAI Tempo atômico internacional ITU.T padroniza o UTC Circular T UTC Tempo coordenado universal

68 participantes 400 relógios UTC Relógios comerciais 5071A 8 países - 13 padrões primários TAI 4 feixes térmicos de césio 9 chafarizes de césio Acordo de cooperação com a Instituto de Física de São Carlos Universidade de São Paulo

Feixe térmico bombeado opticamente Cs

Conclusões A Padronização de tempo e frequência é estratégica para a realização de seis das sete unidades do SI de acordo com a nova definição proposta pelo BIPM e a Divisão de Metrologia de Tecnologia da Informação e Telecomunicações está se preparando para atender às necessidades de rastreabilidade de tempo e frequência para as realizações práticas, reproduções e representações das grandezas do SI

Agradecimentos Dr. Richard Davis BIPM Dr. Luc Erard CCTF Dr. Humberto Siqueira Brandi Inmetro Dr. Joachim Ullrich - PTB

Teotihuacan Xerém Obrigado!