Un kilo ya no será un kilo: científicos actualizarán cuatro unidades de medición

(Agencia N+1 / Beatriz de Vera). Lo hemos advertido insistentemente: en la ciencia, todo lo que creíamos saber puede convertirse de un momento a otro en un misterio. Incluso las verdades a las que parecía que podíamos agarrarnos en caso de vendaval tienen las raíces débiles: un gramo es un gramo y siempre será un gramo. Pues ni eso. La Conferencia General sobre Pesos y Medidas redefinirá en noviembre del año que viene cuatro unidades científicas básicas: el amperio, el kilogramo, el kelvin y el mol.

La Oficina Internacional de Pesos y Medidas ha revisado estos planes de modificación en una reunión que tuvo lugar la semana pasada cerca de París, según un artículo publicado en la revista especializada Metrologia. Los cambios, que entrarán en vigor en mayo de 2019, supondrán la mayor revisión del Sistema Internacional (SI) desde su instauración en 1960.

La razón de que nos rompan los esquemas de esta manera es que 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. Aparentemente, 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. Pero no perdamos la calma, estos cambios no afectarán a las escalas convencionales. Según el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, NIST, bajo este nuevo sistema SI, los investigadores podrán usar varios experimentos para relacionar constantes con cada una de las unidades de medida.

Nuevas unidades. El kelvin, K, es la unidad internacional de temperatura. Habrás oído hablar mucho de él cuando se trata de temperaturas extremadamente bajas, ya que 0º K, que equivalen a -273ºC, es lo que se conoce como cero absoluto. Actualmente, se relaciona con la temperatura y presión a la que coexisten agua, hielo y vapor de agua en equilibrio (proceso conocido como el punto triple del agua). Pero a partir de ahora, el kelvin se definirá en términos de la constante de Boltzmann, que es la cantidad de energía termodinámica en una sustancia en relación a su temperatura: la velocidad del sonido en una esfera llena de gas (que es proporcional a la velocidad promedio de los átomos en ella) se puede determinar a una temperatura fija, analizando la frecuencia de las ondas sonoras que resuenan dentro y midiendo el volumen de la esfera.

En cuanto al mol, que es la cantidad de sustancia que hay en un sistema con tantas entidades elementales como átomos hay en 0.012 kilogramos de carbono-12, se redefinirá con un dispositivo que los científicos denominan la constante de Avogadro, un instrumento que determinaría la cantidad precisa de átomos que hay en una esfera perfecta de silicio puro-28. Los investigadores hacen esto usando láseres para medir la longitud de una unidad de la red cristalina de la esfera y su diámetro medio.

Por su parte, la unidad de corriente eléctrica, el amperio, actualmente se define por un experimento imaginario que genera una fuerza entre dos cables infinitos. A partir de ahora, lo hará 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.

Y finalmente, la medida con la que estamos más familiarizados, el kilogramo (unidad básica de masa) está actualmente definido por la masa que tiene un cilindro de platino-iridio con una altura y dimensión específicas. Y según los expertos, esto es problemático porque 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.

Consecuencias. La solución que han encontrado para evitar este tipo de imprecisiones con el tiempo es que, a partir de que entre el vigor, esta medida se redefinirá con la constante de Planckmediante la denominada balanza de Watt, instrumento que compara la potencia mecánica con la potencia electromagnética utilizando dos experimentos separados. En primer lugar, se pasa una corriente a través de una bobina en un campo magnético para crear una fuerza que contrapese una masa física conocida. Luego, la bobina se mueve a través del campo para crear un voltaje. Al medir la velocidad y los valores experimentales que relacionan el voltaje y la corriente con la constante de Planck, los científicos pueden determinar con precisión el peso de una masa en kilogramos.