Exactas y Naturales Divulgación 

MEDIDA

Cambia la forma de calcular las unidades de medida

Las definiciones del kilogramo, el kelvin, el ampere y el mol serán modificados, generando alteraciones en el campo científico y tecnológico.


Desde su instauración en 1960, el Sistema Internacional de Unidades (SI) nunca había sufrido una modificación tan importante como la que se aprobó el 16 de noviembre pasado en París, en el marco de la Conferencia General de Pesas y Medidas. Los cambios, que entraron en vigencia este lunes 20 de mayo, suponen la redefinición del ampere, el kilogramo, el kelvin y el mol, y la reformulación del metro, el segundo y la candela.

Las nuevas definiciones tienen su base en constantes fundamentales de la naturaleza y no en artefactos, propiedades de materiales o experimentos teóricos irrealizables, como sucedía hasta ahora.

Esto permitirá a los científicos que trabajan con los niveles más altos de exactitud realizar las unidades en diferentes lugares o momentos. Si bien no tendrá impacto en la vida cotidiana, abre grandes posibilidades tecnológicas y generará mucha más precisión en las mediciones científicas.

Los cambios

- El kilogramo (unidad de masa) estaba definido por la masa que tiene un cilindro de platino-iridio depositado en el Bureau Internacional de Pesas y Medidas en la ciudad francesa de Sevres, lo que implicaba que todos los países debían basar la medición en un único artefacto. Además de los problemas logísticos que ello conllevaba, era imposible determinar su estabilidad temporal. La nueva definición del kilogramo se basa en la asignación de un valor a la constante de Plank (h= 6,626 070 15 × 10−34 kg m2 s-1) y permite llevar a cabo su realización práctica con cualquier experimento que vincule la medición de masa con la constante.

- El ampere (unidad de corriente eléctrica), que antes se definía por un experimento imaginario que relaciona la fuerza entre dos cables infinitos con la corriente que circula entre ellos, se redefinió asignando un valor a la carga del electrón (e= 1,602 176 634 × 10−19 A s). Igual que el kilogramo, su realización práctica puede ser de diversas maneras.

- El kelvin (unidad de temperatura) hasta hoy se definía en función de la temperatura en la que coexisten agua, hielo y vapor en equilibrio -proceso conocido como “punto triple del agua”-. Su definición a partir de ahora no dependerá más de las propiedades de un material, sino que se basará en función de la constante de Boltzmann (k= 1,380 649 × 10−23 J K−1), abriendo la puerta a varias realizaciones experimentales posibles.

- El mol (unidad de cantidad de materia) se redefinió asignándole un valor a la constante de Avogadro (NA= 6,022 140 76 × 1023 mol−1). Hasta hoy, su mejor realización práctica se determinaba a partir del conteo de la cantidad de átomos que hay en una esfera monocristalina de silicio.

- El metro, el segundo y la candela solo sufrieron cambios en la forma de expresar sus definiciones, dado que ya estaban basadas en constantes de la naturaleza, a saber: la velocidad de la luz para el metro, la frecuencia de transición entre dos niveles energéticos para el átomo de Cesio para el segundo y la eficacia luminosa de una radiación monocromática para la candela.

¿Por qué se produce este cambio?

Durante 130 años, un cilindro de platino e iridio conservado en Francia fue el referente absoluto para medir todo. Ahora, este artefacto será sustituido por una constante matemática que fijará lo que es exactamente un kilo.

El objeto físico “vive su vida, se modifica y puede fluctuar”, lo que plantea un problema “dado los niveles de precisión que necesitamos hoy en día” con las tecnologías de alta precisión, explica Thomas Grenon, director general del Laboratorio Nacional de Metrología y Ensayos de Francia..

Los científicos se dieron cuenta de que si bien el prototipo y las copias fueron fabricados en la misma época, de la misma manera y conservados en las mismas condiciones, la masa de uno varió respecto al resto, en unos 50 microgramos.

Y ello, pese a que el BIPM multiplicó las precauciones para protegerlo. “Está conservado bajo tres campanas de cristal, en una caja fuerte situada en una sala ultra-limpia del sótano” del Pabellón de Breteuil de Sèvres, indica Estefania De Mirandes, secretaria ejecutiva del Comité Consultor de las Unidades del BIPM.

La caja está cerrada con tres llaves, conservadas por tres responsables que deben estar presentes simultáneamente para poderla abrir. El acceso a la sala requiere una autorización especial. Una vez al año, se abre la caja para verificar el estado del IPK.

Según Grenon “el kilo era la última medida basada en un artefacto físico”. Ahora, las unidades de medida están a la altura de las nuevas tecnologías.

Fecha de Publicación: 2019-06-04
Fuente: CONICET