El kilogramo ya no pesa un kilogramo. Esta triste noticia fue anunciada durante un seminario en el CERN el jueves, 26 de octubre por el profesor Klaus von Klitzing, quien fue galardonado con el Premio Nobel de Física de 1985 por el descubrimiento del efecto Hall cuantificado. "Estamos a punto de presenciar un cambio revolucionario en la forma en que se define el kilogramo, " él declaró.

Junto con otras seis unidades:metro, segundo, amperio, Kelvin Topo, y candela - el kilogramo, una unidad de masa, es parte del Sistema Internacional de Unidades (SI) que se utiliza como base para expresar cada objeto o fenómeno medible en la naturaleza en números. La definición actual de esta unidad se basa en un pequeño cilindro de platino e iridio, conocido como "le grand K", cuya masa es exactamente un kilogramo. El cilindro fue elaborado en 1889 y, desde entonces, se ha mantenido a salvo bajo tres campanas de vidrio en una bóveda de alta seguridad en las afueras de París. Hay un problema:el kilogramo estándar actual está perdiendo peso. Aproximadamente 50 microgramos, en el último control. Lo suficiente para ser diferente de sus copias idénticas almacenadas en laboratorios de todo el mundo.

Para resolver este problema de peso (y), Los científicos han estado buscando una nueva definición del kilogramo.

En la Conferencia General cuatrienal sobre Pesas y Medidas en 2014, la comunidad científica de metrología acordó formalmente redefinir el kilogramo en términos de la constante de Planck (h), una cantidad de mecánica cuántica que relaciona la energía de una partícula con su frecuencia, y, a través de la ecuación de Einstein E =mc2, a su masa. La constante de Planck es uno de los números fundamentales de nuestro universo, una cantidad fijada universalmente en la naturaleza, como la velocidad de la luz o la carga eléctrica de un protón.

A la constante de Planck se le asignará un valor fijo exacto basado en las mejores mediciones obtenidas en todo el mundo. El kilogramo se redefinirá mediante la relación entre la constante y la masa de Planck.

"No hay nada de qué preocuparse, ", dice Klaus von Klitzing." El nuevo kilogramo se definirá de tal manera que (casi) nada cambiará en nuestra vida diaria. Tampoco hará que el kilogramo sea más preciso, simplemente lo hará más estable y más universal ".

Sin embargo, el proceso de redefinición no es tan simple. El Comité Internacional de Pesas y Medidas, el órgano de gobierno responsable de garantizar un acuerdo internacional sobre las mediciones, ha impuesto requisitos estrictos sobre el procedimiento a seguir:tres experimentos independientes que miden la constante de Planck deben coincidir en el valor derivado del kilogramo con incertidumbres por debajo de 50 partes por mil millones, y al menos uno debe alcanzar una incertidumbre por debajo de 20 partes por mil millones. Cincuenta partes por mil millones en este caso equivalen aproximadamente a 50 microgramos, aproximadamente el peso de una pestaña.

Dos tipos de experimentos han demostrado ser capaces de vincular la constante de Planck con la masa con una precisión tan extraordinaria. Un método liderado por un equipo internacional conocido como el Proyecto Avogadro, implica contar los átomos en una esfera de silicio-28 que pesa lo mismo que el kilogramo de referencia. El segundo método implica una especie de escala conocida como balanza de vatios (o croquetas). Aquí, Las fuerzas electromagnéticas se compensan con una masa de prueba calibrada según el kilogramo de referencia.

Y ahí es donde el importante descubrimiento realizado por Klaus von Klitzing en 1980, que le valió el Premio Nobel de Física, entra en juego. Para obtener mediciones extremadamente precisas de la corriente y el voltaje que forman las fuerzas electromagnéticas en la balanza de vatios, Los científicos utilizan dos constantes universales de electricidad cuántica diferentes. Uno de ellos es la constante de von Klitzing, que se conoce con extrema precisión, y, a su vez, puede definirse en términos de la constante de Planck y la carga del electrón. La constante de von Klitzing describe cómo se cuantifica la resistencia en un fenómeno llamado "efecto Hall cuántico", un fenómeno de mecánica cuántica que se observa cuando los electrones están confinados en una capa metálica extrafina sometida a bajas temperaturas y fuertes campos magnéticos.

"Esta es realmente una gran revolución, ", dice von Klitzing." De hecho, ha sido apodada la mayor revolución en metrología desde la Revolución Francesa, cuando la Academia de Ciencias de Francia introdujo el primer sistema global de unidades ".

El CERN está jugando su papel en esta revolución. El Laboratorio participó en un proyecto de metrología lanzado por la Oficina Suiza de Metrología (METAS) para construir un balance de vatios, que se utilizará para difundir la definición del nuevo kilogramo a través de medidas extremadamente precisas de la constante de Planck. El CERN proporcionó un elemento crucial del equilibrio de vatios:el circuito magnético, que se necesita para generar las fuerzas electromagnéticas equilibradas por la masa de prueba. El imán debe ser extremadamente estable durante la medición y proporcionar un campo magnético muy homogéneo.