En una bóveda subterránea en un suburbio de París se encuentra un pequeño, Cilindro de metal rara vez visto conocido como Le Grand K.

Durante 130 años, este trozo del tamaño de una pelota de golf de 90% platino y 10% iridio ha servido como el kilogramo prototipo internacional. Eso significa que fue el único objeto físico con el que se midieron todos los demás kilogramos en todo el planeta.

Si los contaminantes microscópicos en el aire hicieron que Le Grand K se volviera un poco más pesado, el kilogramo en sí se hizo un poco más pesado. Si una limpieza rigurosa o un pequeño rasguño hicieron que se volviera un poco más ligero, el kilogramo en sí se volvió más liviano también. En efecto, se estima que a lo largo de su vida, Le Grand K ha perdido 50 microgramos de masa.

Pero el largo reinado de Le Grand K está a punto de llegar a su fin.

A partir del lunes el kilogramo no será redefinido por otro objeto, sino por una propiedad fundamental de la naturaleza conocida como constante de Planck. Como la velocidad de la luz el valor de la constante de Planck no puede fluctuar:está construida con exquisita precisión en la estructura misma del universo.

"A diferencia de un objeto físico, una constante fundamental no cambia, "dijo Stephan Schlamminger, un físico en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) en Gaithersburg, Md. "Ahora, un kilogramo tendrá la misma masa ya sea que estés en la Tierra, en Marte o en la galaxia de Andrómeda ".

Los investigadores que han dedicado sus vidas a la ciencia de la medición dicen que la nueva definición del kilogramo y cambios similares en el mol (que mide cantidades de partículas muy pequeñas), el amperio (que mide la carga eléctrica) y el kelvin (que mide la temperatura) representan un profundo punto de inflexión para la humanidad.

"La capacidad de medir con mayor precisión es parte del avance de nuestra especie, "dijo Walter Copan, director de NIST.

La mayoría de nosotros, la gente normal, apenas notaremos el cambio. Un pollo de 4 libras (1.81437 kilogramos) en la tienda de comestibles o una libra de granos de café (0.453592 kg) en Starbucks seguirán siendo exactamente los mismos.

"No queremos sorprender al sistema, ", Dijo Schlamminger.

La decisión de redefinir cuatro unidades base del Sistema Internacional de Unidades se tomó en noviembre en la 26a Conferencia General de Pesas y Medidas en Versalles. Francia. Delegados de 60 estados miembros se reunieron en un gran auditorio para la histórica votación. Fue unánime. Siguieron una ovación de pie y un brindis con champán.

"La reunión en sí fue una experiencia eléctrica, "dijo Copán, que representó a los EE. UU. "Fue un largo viaje para llegar a este punto".

Los orígenes del sistema métrico se remontan a la Revolución Francesa a finales del siglo XVIII. En el momento, un estimado de 250, En Francia se estaban utilizando 000 unidades de medida diferentes, haciendo del comercio y el comercio un desafío. El nuevo sistema fue diseñado para ser racional y universal, con unidades basadas en propiedades de la naturaleza en lugar de decretos reales o los caprichos de los duques y magistrados locales.

"La idea era que estas medidas fueran eternas e iguales para todos, En todas partes, "dijo Ken Alder, historiador de la ciencia en la Universidad Northwestern en Evanston, Voy a.

La unidad fundamental del sistema era el medidor, que se suponía que era una diez millonésima parte de la distancia desde el Polo Norte hasta el ecuador a lo largo del meridiano de París. (Los científicos en ese momento cometieron un ligero error en sus mediciones, y el medidor es aproximadamente 2 milímetros más largo de lo que debería ser).

Al mismo tiempo, el kilogramo se definió como la masa de 1, 000 centímetros cúbicos de agua a 4 grados centígrados.

Estas unidades fueron adoptadas por la República Francesa en 1795, aunque en la práctica, la gente continuó usando sus propias medidas locales durante décadas.

"No es como si todo el mundo se subiera al tren tan pronto como se formalizó el sistema métrico, "dijo Barry Taylor, científico emérito del NIST. "Ese definitivamente no fue el caso".

Los países de Europa y América del Sur adoptaron el sistema métrico a lo largo del siglo XIX. En 1875, delegados de los EE. UU. y otros 16 países firmaron el Tratado del Metro en París. Estableció un sistema universal de unidades basado en el metro, el kilogramo y el segundo que agilizaría el comercio entre naciones. (El segundo se definió como 1/86, 400 del tiempo promedio que le toma a la Tierra completar una sola rotación sobre su eje).

Aunque el metro y el kilogramo se basaron en el tamaño de la Tierra, Fueron definidos oficialmente por artefactos metálicos, incluido Le Grand K, que fueron fundidos en Londres en 1889 y guardados en una bóveda en el sótano de la recién creada Oficina Internacional de Pesas y Medidas en Sevres, Francia. Los países miembros recibieron una de las 40 réplicas precisas.

El Tratado del Metro también estableció la Conferencia General de Pesos y Medidas (CGPM), un grupo internacional encargado de estudiar y votar los cambios propuestos a las unidades de medida para todos los estados miembros.

"La metrología es una ciencia viva, ", Dijo Schlamminger.

La CGPM aprobó tres unidades base más en 1954:el amperio para corriente eléctrica, el kelvin para temperatura termodinámica y la candela para intensidad luminosa.

En 1967, redefinió el segundo basándose en las oscilaciones de un átomo de cesio-133, un péndulo mucho más preciso y confiable que la rotación levemente tambaleante de la Tierra.

En 1983, el metro se convirtió en la primera unidad métrica vinculada a una propiedad fundamental del universo cuando se redefinió como la distancia recorrida por la luz en el vacío en {99, 792, 458 de segundo.

"Hoy podemos medir la distancia de la Tierra a un satélite a 6 kilómetros de distancia con la exquisita precisión de 6 milímetros, ", Dijo Schlamminger." Inténtelo con un metro ".

Y, sin embargo, el kilogramo permaneció atado a la masa de Le Grand K, un objeto tan precioso que se sacaba de su bóveda de triple cerradura solo una vez cada 40 años para su limpieza y calibración.

Los metrólogos han anhelado actualizar la definición del kilogramo desde principios del siglo XX, pero la capacidad de medir la constante de Planck con la precisión necesaria se materializó solo recientemente.

La constante de Planck es un número que relaciona la energía y la frecuencia de la luz, algo así como pi relaciona la circunferencia y el diámetro de un círculo. Los avances tecnológicos que fijaron el valor de la constante llegaron a trompicones.

En los 1970s, Los científicos del Laboratorio Nacional de Física de Gran Bretaña desarrollaron un nuevo tipo de escala que relaciona la masa con la fuerza electromagnética. Recibió el nombre de Kibble balance en honor a su inventor, Bryan Kibble, y aunque todavía no era lo suficientemente preciso como para redefinir el kilogramo, sugirió un camino a seguir.

Para 2005, Las mediciones realizadas con la balanza Kibble habían mejorado lo suficiente como para que un grupo de investigadores conocido entre los metrólogos como la Gang of Five escribiera un artículo titulado, "Redefinición del kilogramo:una decisión a la que le ha llegado el momento".

"Ese periódico realmente inició toda esta odisea, ", Dijo Schlamminger.

En 2013, los expertos coincidieron en que para cambiar la definición, Los institutos nacionales de metrología tendrían que medir la constante de Planck con una precisión de 20 partes por mil millones, y mostrar que dos métodos diferentes de tomar la medición producirían la misma respuesta.

"Un experimento podría tener un defecto oculto, pero si tiene dos enfoques absolutamente diferentes y están de acuerdo, entonces las posibilidades de que estés completamente equivocado son muy bajas, "dijo Ian Robinson, investigador del Laboratorio Nacional de Física.

Los saldos de croquetas proporcionaban un valor. La otra medida involucró una esfera del tamaño de una pelota de béisbol de silicio enriquecido puro. La estructura de la esfera de 1 kilogramo, y los átomos en su interior, permitió a los científicos medir con precisión la constante de Avogadro, que relaciona el número de átomos o moléculas de una sustancia con su masa. Eso se usó para determinar la constante de Planck con la ayuda de ecuaciones bien entendidas.

"La esfera de silicio sirvió como un control en el enfoque de equilibrio Kibble, "Dijo Taylor.

Una filosofía similar de usar constantes fijas subyace a las nuevas definiciones del mol, el kelvin y el amperio. Después del lunes, el mol estará definido por el valor de la constante de Avogadro, el kelvin por el valor de la constante de Boltzmann (que relaciona la temperatura con la energía), y el amperio por el valor de la carga elemental, la carga observable más pequeña del universo.

"Todo el mundo tiene acceso a estas constantes fundamentales, ", Dijo Schlamminger." No discriminan entre ricos y pobres. Todo lo que necesitas es un poco de física ".

Tampoco discriminan entre los terrícolas y los seres de otras partes del universo. Así como la primera iteración del sistema métrico agilizó la comunicación y el comercio entre naciones, las unidades recién definidas podrían algún día ayudar a la humanidad a comunicarse con extraterrestres, dijeron los científicos.

"Si contactamos con extraterrestres, de que les vamos a hablar? Física. No hay nada más, ", Dijo Schlamminger." Pero si le dices a los extraterrestres que nuestras unidades de medida se basan en un trozo de metal, serás el hazmerreír de la galaxia ".

Los científicos no saben cómo afectarán las nuevas unidades a los descubrimientos futuros, pero ciertamente es posible que lo hagan. Por ejemplo, el segundo ahora se puede medir con tanta precisión que los investigadores pueden detectar pequeños cambios en el campo gravitacional de la Tierra porque el tiempo se mueve un poco más rápido cuanto más se aleja de un centro de gravedad.

"Lord Kelvin, uno de los líderes en el campo de la metrología dijo, 'Medir es saber, ", Dijo Copan." Como podemos medir con una precisión cada vez mayor, podemos aprender más sobre los fundamentos de nuestro universo y los fundamentos de la vida ".

Robinson dijo que las nuevas definiciones permitirán a los científicos abrir su imaginación en torno a las posibilidades de medición.

"De aquí en adelante, no tienen que pensar en este bulto de platino e iridio en París, solo tienen que pensar en la física, " él dijo.

© 2019 Los Angeles Times
Distribuido por Tribune Content Agency, LLC.