Usando una balanza de Watt un equipo del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de EEUU determinó de la forma más precisa hasta ahora el valor de la constante de Plank, indispensable para una nueva definición del kilogramo.
Domingo 26 de junio de 2016 08:00
Nuevas medidas para antiguos patrones
A medida que crecemos y nuestros sentidos se afinan nos vamos haciendo una idea del tiempo y el espacio pero ¿Cuánto mide un metro? ¿Cuánto dura un segundo? Son preguntas que algunos nos hacemos pero a las que difícilmente les demos la importancia que realmente tienen.
Si para la vida cotidiana nos alcanza con saber más o menos cuánto dura una hora (no sea que nos quedemos demás en el trabajo) para usar el GPS necesitamos saber o, mejor dicho, definir exactamente cuánto dura un segundo.
El sistema funciona midiendo la distancia entre por lo menos 4 satélites y un punto en la tierra que normalmente es nuestro celular y esta distancia se mide en base al tiempo que tarda una señal en llegar desde los distintos satélites al punto. Entonces, si nuestro patrón del segundo no es constante, este cálculo puede arrojar grandes errores.
Según la Oficina Internacional de Pesos y Medidas (BIPM por sus siglas en francés) un segundo es la duración de 9 192 631 770 oscilaciones de la radiación emitida en la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del isótopo 133 del átomo de cesio (133Cs), a una temperatura de 0 K. Completita, complicada pero constante.
Peligra la definición de kilogramo
Pero solo la definición. Resulta que de las 7 unidades base del sistema internacional (SI) la única que no está definida con respecto a constantes fundamentales de la naturaleza es el kilogramo, hasta hoy definido como la cantidad de masa equivalente a la masa del prototipo internacional del kilogramo (IPK).
En un edificio de alta seguridad en los suburbios de París, la pieza de metal más importante del mundo descansa tranquilamente desde que en 1889 la Conferencia Internacional de Pesos y Medidas la definió como el kilogramo contra el que se compararían todos los kilogramos del mundo. Pero “Le grande K”, un cilindro de iridio y titanio de 39,17 mm de diámetro y altura, parece estar perdiendo masa y por eso desde hace algunos años se está buscando una mejor definición.
Un kilogramo constante
Una de las alternativas para redefinir el kilogramo es la constante de Planck, que lleva el nombre de su descubridor, el físico alemán Max Planck que puso la piedra fundacional de la física cuántica cuando en 1900 descubrió que la energía no se transmite de forma continua sino en una especie de paquetes llamados cuantos. Algo así como cuando le ponemos piedritas al gato, no podemos agregarlas de forma continua sino piedra por piedra.
En un artículo publicado el 21 de junio en la Review of Scientific Instruments se reporta una de las mediciones más certeras logradas sobre la constante de Planck, que coincide con varios cálculos realizados anteriormente.
Darine Haddad y su equipo se valieron de una balanza de Watt, un equipo que utiliza fuerzas eléctricas y magnéticas para medir peso, que le asignó a esta constante un valor de 6.62606983x10-34 kg/m2/seg. Si, un número infame.
Para que el nuevo kilogramo se defina en base a la constante de Planck el BIPM definió tres condiciones, que se mida con un error de 2 partes por billón, que al menos 4 aparatos más confirmen el valor y que se concilie con otro método para medir masa basado en la constante de Avogadro.
Con un error estimado en 3,4 partes por billón en el experimento del NIST, la esperanza de jubilar al IPK y tener un nuevo kilogramo está cada vez más cerca de realizarse. Y aunque el kilo de morrones siga saliendo caro, el hecho de tener una unidad que no cambie con el tiempo es un avance más para la ciencia.
