Allanando el camino para transformar el sistema de medición mundial, un grupo de trabajo internacional ha determinado valores actualizados para cuatro constantes fundamentales de la naturaleza. Los valores actualizados comprenden la última pieza científica del rompecabezas para redefinir el sistema métrico moderno, conocido como el Sistema Internacional de Unidades (SI). Si lo aprueba un organismo internacional el próximo año, el SI revisado permitirá realizar mediciones autorizadas en cualquier parte del planeta.

Los ajustes a las constantes son pequeños y no afectarán la vida diaria. Pero un SI revisado basado completamente en valores precisos de estas constantes sustenta la ciencia y el comercio y asegura mediciones uniformemente precisas que escalan suavemente desde casi infinitesimales hasta enormes.

Basado en mediciones de última generación de científicos de todo el mundo, los valores actualizados de las constantes fueron preparados por el Grupo de Trabajo sobre Constantes Fundamentales (TGFC) del Comité de Datos para la Ciencia y la Tecnología (CODATA). Se ha aceptado un artículo que contiene los nuevos valores para su publicación en la revista. Metrologia .

El 20 de octubre el Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM) presentó una resolución recomendando la redefinición de la IS a la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM), el organismo oficial que realiza cambios en la IS. En noviembre de 2018, la CGPM votará formalmente sobre la adopción del sistema revisado. La CGPM incluye miembros de decenas de naciones, incluidos los Estados Unidos y otros signatarios de la Convención del Metro, el tratado de 1875 que estandarizó las unidades de medida a nivel internacional.

En el mundo de las medidas, un SI basado en constantes fundamentales provocará un cambio. Hasta ahora, el CODATA TGFC actualiza los valores de las constantes cada cuatro años, más recientemente en 2014, y produjo esta actualización especial para las cuatro constantes de este año en previsión del SI actualizado.

"Los valores de estas cuatro constantes ya no cambiarán, "dijo Peter Mohr, científico del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) y miembro del CODATA TGFC. Los valores serán fijos y se indicarán como valores exactos, él dijo, al igual que la velocidad de la luz se define actualmente como un valor exacto. Esto, a su vez, permitirá a los científicos centrarse en mediciones que comparen otras cantidades importantes con las constantes.

Junto con las constantes previamente aceptadas, los valores actualizados redefinirían las siete unidades base del SI, que incluyen el kilogramo (la unidad de masa), el kelvin (la unidad de temperatura), y el amperio (la unidad de corriente eléctrica).

Desde 1889, el kilogramo ha sido definido por un cilindro de platino-iridio almacenado en Francia, conocido como el Prototipo Internacional del Kilogramo, o, "Le Grand K". Científicos de todo el mundo han tenido que viajar a Francia y comparar las copias del kilogramo de sus países con el original para poder establecer mediciones de masa precisas en sus países.

Mientras tanto, la temperatura se ha definido en términos del "punto triple" en una celda de vidrio sellada de agua. El punto triple es la temperatura a la que el agua, el hielo y el vapor de agua existen en equilibrio. Sin embargo, el agua en estas celdas puede contener impurezas químicas que pueden cambiar la temperatura del punto triple a valores inexactos. Y las mediciones de temperaturas superiores o inferiores al punto triple del agua son intrínsecamente menos precisas.

Las constantes actualizadas incluyen la constante de Boltzmann (que relaciona la temperatura con la energía), y la constante de Planck (que puede relacionar la masa con la energía electromagnética), la carga del electrón y la constante de Avogadro (la cantidad que define un mol de una sustancia).

"No hay cambios dramáticos. La constante de Boltzmann es muy consistente con los valores anteriores, "dijo Mohr." Los expertos en temperatura solicitaron ocho dígitos para la constante y el último dígito resultó ser 0, ", relató, una situación divertida para los metrólogos, ya que pueden obtener la precisión de ocho dígitos significativos con solo usar siete.

“Hay una variedad de formas de determinar la temperatura, pero la nueva definición será muy útil para medir temperaturas muy calientes y muy frías lejos del punto triple del agua, "dijo David Newell de NIST, presidente del grupo de trabajo CODATA.

La constante de Planck se ha desplazado a la baja en 15 partes por mil millones desde su valor anterior, debido a nuevos datos recopilados desde 2014. La constante de Planck se determinó mediante dos técnicas experimentales, conocido como Kibble balance y el método Avogadro. Todas las mediciones que se utilizaron para determinar el nuevo valor de Planck cumplieron con las pautas internacionales previamente acordadas para los niveles de precisión y coherencia entre sí.

La constante de Planck se puede utilizar para definir el kilogramo, y el uso de una constante fundamental para definir la masa resolverá muchos problemas, Dijo Newell. La masa debe medirse en una escala muy grande, de un átomo a un producto farmacéutico a un rascacielos. "En el extremo inferior, actualmente usa un tipo de física para determinar la masa; en el extremo superior, usas otro tipo de física, " él dijo.

Pero la constante de Planck proporcionará una forma coherente de definir la masa en todas estas escalas, con cualquier método de laboratorio que se utilice para medir la masa.

"No importa el método que utilice. Una constante es una constante, "dijo Mohr.

El sueño es usar la constante de Planck para la masa de la misma manera que se usa la luz para medir la distancia. En la SI, la velocidad de la luz ya se usa para definir el medidor, la unidad de longitud. "Usas la luz para medir la distancia a la Luna o la distancia entre átomos de silicio, ", dijo. El cambio a un SI revisado está destinado a ser transparente para casi todos en el mundo.

"Todo está diseñado para no tener ningún impacto en la persona promedio, "Dijo Mohr.

Pero se espera que un SI basado en las nuevas constantes cambie el mundo de la metrología.

Le Grand K en Francia ya no definirá exactamente un kilogramo. En lugar de, probablemente tendrá una masa de un poco menos o un poco más de un kilogramo, dentro de 10 partes por mil millones en incertidumbre.

El voltio también cambiará, ya que la constante de Planck también ayudará a definirla en el SI revisado. Un voltio basado puramente en las constantes fundamentales será ligeramente más pequeño, alrededor de 100 partes por mil millones, que la realización científica actual del voltio, establecida en 1990. Entonces, los laboratorios de metrología de alto nivel tendrán que recalibrar sus mediciones de voltaje de alta precisión.

"Las personas que realizan mediciones de alta precisión notarán el cambio, "Dijo Mohr.

Es por eso que el lanzamiento oficial del SI revisado está programado para el 20 de mayo. 2019, en el Día Mundial de la Metrología, para dar tiempo a los metrólogos de alto nivel para adaptarse a los nuevos valores.

"Es un cambio de paradigma filosófico más amplio, "Dijo Mohr.

"Cuando la velocidad de la luz se convirtió en un número fijo, los investigadores dejaron de medir la velocidad de la luz. Se enfocaron en darse cuenta del metro. Lo mismo ocurre con la constante de Planck. Ya no medirás la constante de Planck. Te darás cuenta de los estándares eléctricos y de masa con mayor precisión ".