Va a cambiar el kilogramo


En 2018 va a cambiar la definición de algunas magnitudes. La más importante, la del kilogramo (kg). Hasta ahora esta magnitud se basaba en un prototipo (un cilindro de aleación de Pt-Ir) custodiado en París. Si los científicos tuvieran objetos sagrados, ese cilindro de 137 años de antigüedad sería uno de ellos.

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A la izquierda, una réplica del prototipo del kilogramo (izquierda), protegida bajo campanas de cristal. Pronto se usarán esferas de silicio ultra lisas (a la derecha) para redefinir el kilogramo, usando la constante de Planck. Esto hará obsoleto el prototipo del kilogramo.

Un kilogramo de carne en el supermercado tiene la misma masa que ese trozo de metal. Una mujer de 60 kg tiene una masa 60 veces mayor. Incluso los objetos astronómicos más lejanos, como los cometas, se miden en relación con este importante cilindro: el cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko, recientemente visitado por la nave espacial Rosetta de la Agencia Espacial Europea, tiene una masa de aproximadamente 10 trillones (10 x 1012) de tales cilindros.

Pero ese trozo de metal no tiene nada especial, y su masa ni siquiera es perfectamente constante: los arañazos o la suciedad depositada podrían modificar sutilmente su tamaño. Y entonces un kilogramo de carne sería ligeramente mayor o menor que antes. Esta diferencia es insignificante para asar un chuletón, pero para medicas científicas precisas, un pequeño cambio en la definición del kilogramo podría ocasionar grandes problemas.

Ese tema fastidia a algunos investigadores. Preferirían definir las unidades importantes -incluyendo kilogramos, metros y segundos- utilizando propiedades inmutables de la naturaleza, en lugar de longitudes arbitrarias, masas y otras cantidades ideadas por los científicos. Si los seres humanos estuvieran en contacto con extraterrestres y compararan sistemas de unidades, dice el físico Stephan Schlamminger, “seríamos el hazmerreír de la galaxia”.

Para hacer las cosas bien, los metrólogos -una rara raza de científicos obsesionados con mediciones precisas- están renovando el sistema. Pronto, utilizarán constantes fundamentales de la naturaleza -números inalterables como la velocidad de la luz, la carga de un electrón y la constante cuántica de Planck- para calibrar sus reglas, escalas y termómetros. Ya se han librado de un estándar artificial que solía definir el metro, una barra de platino-iridio. En 2018 planean deshacerse también del cilindro de kilogramo parisino.

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En 2018, las siete unidades del Sistema Internacional de Unidades (círculo interior) se definirán en función de siete constantes fundamentales (círculo exterior). El valor de la constante de Planck servirá para definir el tamaño del kilogramo, en combinación con las definiciones de mtreo y segundo. A su vez, estas unidades dependen de otras constantes. El segundo se define por la frecuencia de una transición atómica en el cesio-133. El metro depende del segundo y de la velocidad de la luz.

Todo esto se basa en suponer que las constantes fundamentales son absolutamente universales, y que por tanto no cambian en el tiempo ni en el espacio. Eso está por ver.

Más información: Units of measure are getting a fundamental upgrade, en Science News.

 

Acerca de Tomás Gómez-Acebo

Soy vicerrector de Alumnos de la Universidad de Navarra, profesor de Termodinámica de Tecnun-Universidad de Navarra, e investigador en el departamento de Materiales del CEIT-ik4.
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