Categoría: Metrologia
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Nuevas formas de medir el kilogramo, el amperio, el kelvin y el mol cambiarán a partir de 2018

La revisión del Sistema Internacional de Unidades es la mayor desde su instauración en 1960

El físico Richard Steiner con la balanza de Watt, en una foto de archivo.
El físico Richard Steiner con la balanza de Watt, en una foto de archivo.

La mayor revisión del Sistema Internacional de Unidades (SI) desde su instauración en 1960 se está llevando a cabo. La Conferencia General sobre Pesos y Medidas (CGPM), que supervisa el SI, redefinirá en noviembre de 2018 cuatro unidades científicas básicas: el amperio, el kilogramo, el kelvin y el mol. Los cambios entrarán en vigencia en mayo de 2019.

La Oficina Internacional de Pesos y Medidas (BIPM, por sus siglas en francés) ya ha revisado estos planes de modificación en una reunión que tuvo lugar la semana pasada cerca de París, según informa la revista de divulgación científica Nature.

Las redefiniciones de estas unidades se basarán en relaciones con constantes fundamentales, en lugar de constantes abstractas o definiciones arbitrarias, como sucede en la actualidad. Esto permitirá a los científicos que trabajan con el más alto nivel de precisión hacerlo de múltiples maneras, en cualquier lugar o momento y en cualquier escala. Además, estos cambios no afectarán a las escalas convencionales.

Nuevas unidades redefinidas por experimentos

Bajo este nuevo sistema SI, los investigadores podrán usar varios experimentos para relacionar constantes con cada una de las unidades de medida.

El kilogramo (unidad básica de masa) está actualmente definido por la masa que tiene un cilindro de platino-iridio con unas altura y dimensión específicas. Esto presenta un problema. Los objetos pueden perder átomos fácilmente o absorber moléculas del aire, por lo que, en comparación con el prototipo, se ha observado que algunas copias oficiales han ganado, al menos, 50 microgramos en un siglo. Con la nueva redefinición, el kilogramo podría medirse con la denominada balanza de Watt, un instrumento que compara la potencia mecánica con la potencia electromagnética.

El amperio (unidad de corriente eléctrica), que actualmente se define por un experimento imaginario que genera una fuerza entre dos cables infinitos, podrá redefinirse con una bomba de electrones. Con esta técnica, al atrapar electrones individuales cuando viajan rápidamente a través de un conductor, la bomba puede generar una corriente medible contando electrones individuales.

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En busca del kilogramo universal

Investigadores de todo el mundo trabajan para crear una forma de medir un kilo que sea global, sin necesidad de depender del estándar que hay en París

Una réplica del prototipo del kilo, con su doble campana de cristal protectora.
Una réplica del prototipo del kilo, con su doble campana de cristal protectora. Wikimedia Commons

Todos sabemos lo que es un segundo o un metro, o al menos tenemos una idea aproximada. Pero a los científicos no les vale ese conocimiento de a bulto y han buscado la forma de definir esas medidas con precisión casi plena. En 1969 se determinó que un segundo es lo que duran 9.192.631.770 ciclos de un átomo de cesio 133 a una temperatura de cero absoluto. Esto ha permitido construir relojes atómicos que tardan 300 millones de años en atrasar un segundo. Otro ejemplo es el metro: la longitud que recorre la luz en el vacío en un intervalo de 1/299 792 458 segundos.

En esta liga de precisión extrema, hay una unidad de medida que ha resistido sin cambios desde el siglo XIX. El kilogramo, por ahora, sigue haciendo referencia a un simple objeto que ha cumplido ya 127 años. Desde el siglo XIX, el kilo por antonomasia es un cilindro de metal del tamaño de un huevo protegido por tres campanas de cristal en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM) en Sèvres, cerca de París (Francia). La cámara subterránea que lo protege solo se puede abrir con tres llaves en poder de tres personas distintas.

Desde hace décadas, los responsables de mantener la medida oficial de la masa han observado que el peso del patrón mundial fluctuaba. Comparaciones con las copias del kilogramo repartidas por el mundo mostraron en 2003 que había perdido alrededor de 50 microgramos, el equivalente a un minúsculo grano de arena. En 2013, se observó justo lo contrario. Una mota de polvo o la materia depositada en la yema de los dedos podría mancillar, aunque fuese por una cantidad ínfima, el valor de ese pequeño objeto como referencia mundial. “El problema con el kilogramo en París es que es tan precioso que la gente no quiere utilizarlo”, afirmaba esta semana Stephan Schlamminger, un físico del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) en Gaithersburg, Maryland (EEUU). Un equipo dirigido por Schlamminger acaba de anunciar un avance para retirar al anciano kilo parisino y sustituirlo por una constante de la naturaleza inmune a los cambios en su entorno.