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L'unità di base 1 metro è la lunghezza del tragitto percorso nel vuoto dalla luce durante 1/299 792 458 di secondo.
La prima definizione del metro risale all'epoca della rivoluzione francese, quando fu dichiarato equivalente alla diecimilionesima parte del quarto del meridiano terrestre, misurata sull'arco passante per Parigi, nel tratto limitato dalle città di Dunkerque e Barcellona. Il sistema di misurazione basato sul metro e sul chilogrammo fu adottato ufficialmente in Francia nel 1795. Come campione di riferimento servì un prototipo di platino a sezione rettangolare (mètre des archives), riprodotto in 11 esemplari distribuiti ai paesi interessati. Ottant'anni dopo, quando i vantaggi del sistema metrico erano ormai ampiamente riconosciuti in campo internazionale, la Convenzione del Metro stabilì nel 1875 che al vecchio prototipo se ne sostituisse uno nuovo e che il metro fosse accettato ufficialmente come unità di misura internazionale della lunghezza. Per il nuovo materiale di base la scelta cadde su una lega di platino e iridio. La sostituzione permise indubbiamente una più precisa e aggiornata definizione del metro, ma ben presto ci si rese conto che anche il nuovo prototipo era inadeguato alle crescenti esigenze della metrologia.
Già anteriormente, erano stati intrapresi sforzi intesi a vincolare il metro a una lunghezza data dalla natura, vale a dire a una costante naturale che, indipendentemente dall'invecchiamento, dall'influsso dell'uomo e dalla limitata disponibilità dei prototipi materiali di lunghezza, potesse ovunque e in ogni tempo essere riprodotta. In conseguenza di tali sforzi, nel 1960 il metro venne definito come l'equivalente di un multiplo della lunghezza d'onda che ha nel vuoto la luce arancione dello spettro del cripto-86. Era così compiuto il passo dal prototipo materiale della lunghezza a una concretizzazione fisica di tale grandezza.
La scoperta dell'orologio atomico e del raggio laser resero possibile il miglioramento dell'esattezza delle misure, e quindi della velocità della luce, quale termine d'unione tra la lunghezza (lunghezza d'onda) e il tempo (frequenza), che poteva essere determinata con precisione più elevata. Si è così giunti a fissare un valore della velocità della luce quale costante naturale (299 792 458 m/s) e a dare, nel 1983, una nuova definizione del metro che riporta l'unità di lunghezza alla velocità della luce nel vuoto. In principio, quindi, qualsiasi radiazione elettromagnetica può servire a misurare lunghezze, a condizione che la sua frequenza sia abbastanza stabile e conosciuta con sufficiente esattezza. Per l'attuazione pratica di questa nuova definizione del metro venne inoltre raccomandato l'impiego di diverse linee spettrali e frequenze laser stabilizzate su linee d'assorbimento molecolare. Presso l'Ufficio federale di metrologia (UFMET) vengono utilizzati laser elio-neon stabilizzati allo iodio come base per la misura di lunghezza.