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Nuevo sistema internacional de unidades abandona los artefactos y ahora se basa en leyes físicas

Nuevo sistema internacional de unidades abandona los artefactos y ahora se basa en leyes físicas

El sistema de internacional de unidades es usado a diario. Lo usas al pesar las verduras de la compra en el supermercado, cuando usas el GPS, o en circunstancias más críticas como cuando recibimos una dosis de anestesia, la cual tiene que ser exactamente de cierto volumen para funcionar. En todas estas situaciones, y muchas más, es necesario que un sistema internacional de unidades esté disponible y sea lo más exacto posible.

Históricamente se han usado los llamados patrones o estándares internacionales para calibrar los instrumentos de medición a nivel mundial. Por ejemplo, el kilogramo está referido a un artefacto guardado bajo llave en París, el cual pesa exactamente 1 kg y por comparación con éste, se pueden hacer réplicas para calibrar balanzas en todos los países. Este artefacto -conocido como el prototipo internacional del kilogramo– es un cilindro compuesto por 90% platino y 10% iridio, el cual por definición pesa 1 kg sin errores y existe desde 1889. Sin embargo, esto funcionaría perfectamente si el prototipo no cambiara con el tiempo pero este objeto parece haber perdido masa en los últimos 100 años, se estima que ha perdido unos 50 microgramos. Por lo tanto, nuestro patrón mundial del kilogramo no pesará exactamente 1 kg por los siglos de los siglos. Los científicos han estado investigando por décadas en un patrón que no cambie en el tiempo, que pueda siempre pesar exactamente 1 kg. La solución la encontraron no en un objeto precisamente sino en la constante de Planck, una ley física de la naturaleza.

Limpieza de antiguo prototipo del kilogramo, el cual fue el patrón usado internacionalmente desde 1889. Créditos: G. Girard, Oficina Internacional de Pesos y Medidas, Francia.

La constante de Planck consiste en que la cantidad de energía de un fotón -o de otra partícula- es un producto de la frecuencia de la radiación. Usando la constante de Planck (6,63 x 10^-34 J s) y la velocidad de la luz (3 x 10^8 m/s), se puede usar una balanza electrónica para medir la masa de un objeto conductor. Esto es lo que hace la balanza de Kibble, la cual básicamente puede contar átomos de un objeto de composición química y geometría conocida. El 16 de Noviembre de 2018, la comunidad global de metrología, reunida en la conferencia general de pesos y medidas en Versalles, Francia, decidió implementar el nuevo sistema internacional de unidades que de ahora en adelante regirá la medición de no sólo el kilogramo sino otras unidades internacionales como, el metro (unidad de distancia), el segundo (unidad de tiempo), el amperio (unidad de corriente eléctrica), el Kelvin (unidad de temperatura), el mol (unidad base de cantidad de una sustancia química) y la candela (unidad de intensidad lumínica).

El nuevo métoodo usará una esfera de silicio de 9,3 cm de diámetro, cuyos átomos serán contados por una balanza de Kibble. Créditos: Oficina Internacional de Pesos y Medidas, Francia.

El nuevo patrón internacional del kilogramo consistirá en medir una esfera de silicio, de composición isotópica conocida, mediante la balanza electrónica de Kibble para determinar su peso con exactitud y con el mínimo error posible. Este nuevo sistema de medidas inicia lo que los metrólogos llaman la nueva era cuántica.