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La definición del kilogramo está a punto de cambiar. Esto es lo que realmente significa

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Finalmente, 130 años después de su establecimiento, el kilogramo tal como lo conocemos está a punto de retirarse.

Pero no es el final: se establecerá una nueva definición, una que es mucho más precisa que cualquier otra que hayamos tenido hasta ahora.

Mañana, el 16 de noviembre, la Conferencia General sobre Pesos y Medidas (CGPM) en Versalles votará para hacer el cambio oficialmente.

La mayoría de la gente no piensa en la metrología, la ciencia de la medición, en la actualidad. Pero es muy importante. No es solo el sistema por el cual medimos el mundo; También es el sistema por el cual los científicos realizan sus observaciones.

 

Debe ser preciso, y debe ser constante, preferiblemente basado en las leyes de nuestro Universo tal como lo conocemos.

Pero de las siete unidades base del Sistema Internacional de Unidades (SI), cuatro no se basan actualmente en las constantes de la física: el amperio (corriente), el kelvin (temperatura), el mole (cantidad de sustancia) y el kilogramo (masa).

“La idea”, explicó el Director Emérito de la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM) Terry Quinn a ScienceAlert,es que al tener todas las unidades basadas en las constantes de la física, son, por definición, estables e inalterables en el futuro, y universalmente accesible en todas partes “.

Por ejemplo, un metro está determinado por la distancia que la luz viaja en un vacío en 1/299792458 de un segundo. Un segundo está determinado por el tiempo que tarda un átomo de cesio en oscilar 9,192,631,770 veces.

Un kilogramo se define por… un kilogramo.

No, literalmente. Es un kilogramo de peso llamado el Prototipo Internacional del Kilograma (IPK), realizado en 1889 con un 90 por ciento de platino y un 10 por ciento de iridio, y se guarda en una bóveda especial en la sede de BIPM.

De hecho, el kilogramo es la única unidad base en el SI aún definida por un objeto físico.

Una de las copias de IPK en sus jarras de doble campana. (NIST)

Hay copias del IPK en varios lugares del mundo, que se utilizan como estándares nacionales y, en ocasiones, se envían a Francia para compararlas con el prototipo.

Y ahí es donde las cosas se ponen interesantes: se ha observado que la masa de estas copias se está alejando de la del IPK encerrado en la bóveda. No está claro si las copias estaban perdiendo masa o si el IPK estaba ganando masa, pero ninguno de los dos escenarios es ideal para la precisión científica, incluso si estamos tratando con meros microgramos.

Durante los últimos años, los metrólogos han estado hablando sobre la necesidad de un nuevo estándar. Ahora, finalmente están listos para redefinir el kilogramo según la constante de Planck, la proporción de energía y frecuencia de un fotón, medida en su valor más preciso hasta el año pasado.

“Solo ahora podemos definir el kilogramo en términos de una constante de la física: la constante de Planck, la velocidad de la luz y la frecuencia de resonancia del átomo de cesio”, explicó Quinn.

“¿Por qué los tres? Esto se debe a que las unidades de la constante de Planck son kgm2s-1, por lo que primero debemos haber definido el medidor (en términos de la velocidad de la luz) y el segundo (en términos del átomo de cesio en el átomo reloj).”

Por lo tanto, según la nueva definición, la magnitud de un kilogramo se establecería fijando el valor numérico de la constante de Planck para que sea exactamente igual a 6.626 069… × 10–34 cuando se expresa en la unidad SI s – 1 m2 kg. que es igual a J s “.

Eso no supondrá ninguna diferencia perceptible para la vida de la mayoría de las personas (un kilogramo de manzanas antes del cambio seguirá siendo un kilogramo de manzanas después del cambio), pero hará una diferencia para los metrólogos en particular y para los científicos en general. .

Porque, como se señaló, los estándares de unidad base pueden confiar en otras unidades base. La candela, el amperio y el mole se redefinirán a una mayor precisión en función del kilogramo. Y, en cuanto a los científicos…

“[La nueva definición] mejorará considerablemente la comprensión y la elegancia de la enseñanza sobre las unidades”, dijo Quinn. “Abrirá el camino a mejoras ilimitadas en la precisión de las mediciones, mejorará en gran medida la precisión y ampliará las posibilidades de realizar mediciones precisas en cantidades muy pequeñas y muy grandes”.

 

Será el final de una era, verdaderamente, y también el comienzo de una nueva.

En cuanto al IPK en sí, la pequeña pieza de metal que ha sido tan importante durante tantos años se mantendrá en las mismas condiciones que siempre ha estado, en una bóveda con clima controlado.

Eso es en parte para honrar su legado; Pero los científicos siempre serán científicos. También se estudiará “en los próximos años y décadas podemos observar cuánto cambia su masa”, dijo Quinn, esta vez en contra de la nueva definición inmutable del kilogramo. Así que finalmente podremos decir con seguridad si realmente ha estado perdiendo masa todo este tiempo.

Quinn también señaló que, si bien puede parecer complejo, cualquiera puede entender el nuevo sistema. Él mismo construyó un simple balance de Lego en su sótano que puede medir directamente contra la constante de Planck, dentro del 5 por ciento.

“Los niños de la escuela”, dijo, “podrán divertirse enormemente con esto“.

La votación tuvo lugar el 16 de noviembre en la 26ª Conferencia General de Pesos y Medidas en Versalles, Francia. Si los “ayes” pasan, como sin duda lo harán, la nueva definición de kilogramos entrará en vigencia el Día Mundial de la Metrología: 20 de mayo de 2019.

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