La réplica del NIST de Le Grand K (frente), el peso internacional que define un kilogramo que se almacena en una bóveda en Francia. Los objetos físicos serán reemplazados por la constante de Planck como la definición de un kilogramo. J.L. Lee / NIST Durante casi 150 años, el peso oficial de un kilogramo fue determinado por un cilindro brillante de platino encerrado en una bóveda francesa.
El kilogramo, como el metro y el segundo, es una de las siete unidades fundamentales de medida (también conocida como Sistema Internacional de Unidades o sistema métrico, el "SI" para abreviar). Estos se formalizaron por primera vez en el Tratado del Metro de 1875. En aquel momento, la mejor manera de ponerse de acuerdo sobre el peso de un kilogramo era forjar un solo trozo de metal y llamarlo "Le Grand K." Y durante más de un siglo, todas las escalas científicas fueron calibradas de nuevo a ese único punto de referencia físico (con copias almacenadas en una docena de países).
Pero incluso los objetos sólidos pueden cambiar con el tiempo. Cuando se pesó Le Grand K en la década de 1980, era un par de microgramos más ligero, lo que significa que todas las escalas científicas de alta precisión (no la del baño) tenían que ser recalibradas. Eso es lo que los nerds llaman un verdadero dolor en la masa.
Afortunadamente, equipos de metrólogos ya estaban en el caso (la metrología es la ciencia de los pesos y las medidas), buscando una constante universal que genere un valor fijo para el kilogramo que sea cierto ahora y dentro de un millón de años.
Ya habían encontrado una solución física de este tipo para el segundo, que fue redefinido en 1967 a partir de 1/86, 400 de un día a algo mucho más confuso, pero constante. Se necesitan 9, 192, 631, 770 oscilaciones de un haz de microondas especial para excitar los átomos del isótopo cesio-133 a un nivel de energía más alto. Dado que ese número nunca cambiará (a diferencia de la duración exacta de un día), ese es tu nuevo segundo!
Lo mismo para el medidor. En lugar de definirse como la longitud de un solo, poste de metal de un metro de largo forjado en 1889, fue redefinido en 1983 cuando la distancia que viaja la luz en el vacío en 1/299, 792, 458 de segundo.
No fue hasta 2017 que los científicos que trabajaban en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de EE. UU. Y organismos similares en todo el mundo finalmente acordaron una constante universal para el kilogramo. El logro requirió resolver uno de los problemas de física más espinosos del siglo pasado, generando un valor numérico para la constante de Planck.
Sin ser demasiado técnico (puedes hacerlo aquí), El físico Max Planck demostró en 1900 que la materia libera energía en trozos discretos llamados "cuantos". Su ecuación para medir esos paquetes de energía incluía una constante llamada h , hasta ahora conocida como constante de Planck. Gracias a Einstein, sabemos que la energía y la masa están relacionadas matemáticamente, así que los físicos descubrieron que la constante de Planck (que es una unidad fija de energía) podría producir la medición de masa más precisa del mundo.
Calcular el valor exacto de la constante de Planck tomó décadas y una importante innovación tecnológica (específicamente un ingenioso dispositivo llamado Kibble Balance), pero ahora incluso los niños de kindergarten distraídos saben que la constante de Planck es 6.626070150 × 10 -34 kg⋅m 2 /s. Quiero decir, duh.
A mediados de noviembre en la reunión anual de la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM) en Versalles, Francia, representantes de más de 60 países votaron para aprobar una nueva y eterna definición del kilogramo calculada por la constante de Planck. No más trozos de metal:la masa del kilogramo ahora está ligada a la constante de Planck. También se anunciaron nuevas definiciones para las unidades SI del amperio (corriente eléctrica), el kelvin (temperatura) y el mol (número de moléculas o átomos en un elemento). Estas nuevas definiciones entraron en vigor el 20 de mayo de 2019.
El prototipo original de kilogramos de platino permanecerá en esa bóveda francesa subterránea, mientras que innumerables generaciones de científicos hacen descubrimientos que cambian vidas utilizando el kilogramo 2.0.
Ahora eso es genialJon Pratt, uno de los principales metrólogos del NIST, se hizo un tatuaje de la constante de Planck para celebrar el logro de 2017.
