Los científicos ahora pueden medir cuánta energía cuántica se necesita para desplazar la masa, haciendo sus cálculos para un kilogramo inmensamente más precisos
Sellado en una bóveda debajo del antiguo palacio de placer de un duque, entre los bosques salpicados de sicomoros al oeste de París, se encuentra un objeto del tamaño de una manzana que determina el peso del mundo.
Forjado en un contexto de agitación científica y política tras la Revolución Francesa, un solo, Un pequeño cilindro de aleación de platino-iridio ha permanecido prácticamente inalterado durante casi 130 años como el punto de referencia mundial para lo que, precisamente, es un kilogramo.
El prototipo internacional del kilogramo, o "Le Grand K" como se le conoce tiernamente, es una de las reliquias más sagradas de la ciencia, un análogo con el que se comparan todos los demás pesos y un tótem del sistema métrico que acompañó a la época de la libertad, igualdad y fraternidad.
Es tan venerado De hecho, que solo se ha pesado cuatro veces desde 1889 y que la sala que lo alberga en el Pavillion de Breteuil solo se puede abrir cuando los tres llaveros vivos —que por seguridad deben ser de distintas nacionalidades— abren la cerradura simultáneamente.
Y, sin embargo, pronto se quedará sin trabajo.
Cientos de científicos de todo el mundo se reunirán esta semana en la opulencia del Palacio de Versalles para la 26ª Conferencia General de Pesas y Medidas.
Allí, en un acto que cumple tardíamente la promesa fundamental del sistema métrico de "Para todas las edades, para toda la gente", reemplazarán el Grand K con una fórmula universal que define el kilogramo utilizando las leyes cuánticas de la naturaleza.
"El kilogramo es la última unidad de medida basada en un objeto físico, "dijo Thomas Grenon, director del Laboratorio Nacional de Metrología y Ensayos de Francia.
"El problema es que ha tenido vida, podría fluctuar. Eso no es lo suficientemente bueno, dado el nivel de precisión que necesitamos hoy ".
¿Qué hay en un segundo?
Con la adopción del sistema métrico, Los científicos de finales del siglo XVIII necesitaban codificar una estructura única que expresara la distancia, tiempo, procesos eléctricos y masa en similares, transferible, unidades de medida.
Un kilogramo es igual a la masa del "gran K", un cilindro de platino e iridio conservado desde 1889 en la Oficina Internacional de Pesas y Meausres cerca de París en Francia.
Definieron un metro como la diez millonésima parte del cuadrante de la Tierra, atravesando París, naturalmente.
"Ahora miramos hacia atrás y decimos que en realidad el proceso por el que pasaron fue bastante bueno, hoy no lo haríamos de manera muy diferente, "dijo Martin Milton, director del BIPM, el custodio internacional de nuestros sistemas de medición.
A su vez, el metro se utilizó para definir la masa:por mucho que pesara un decímetro cúbico (10 cm x 10 cm x 10 cm) de agua en adelante se denominaría kilogramo.
Pero la ciencia ha avanzado desde los días de la revolución.
Un metro se define ahora por la distancia que recorre la luz en el vacío durante una fracción de segundo.
El segundo en sí mismo solía expresarse en relación con la rotación de la Tierra. Pero desde la década de 1960, ha sido oficialmente el tiempo que tarda un átomo de cesio-133 en oscilar 9, 192, 631, 770 veces, ni una revolución menos.
En lugar de relacionarse con la masa de un objeto físico singular, el kilogramo se definirá en el futuro en términos de la constante de Planck, la relación entre la energía cuántica que una frecuencia de luz puede llevar a esa misma frecuencia, o 6,626 x 10-34 julios segundos.
La energía está intrínsecamente ligada a la masa, como demostró Einstein con su ecuación E =mc2.
La constante de Planck, combinado con dos fenómenos cuánticos que permiten la creación de energía eléctrica, se puede utilizar para calcular la masa en función de la potencia mecánica equivalente necesaria para desplazarla.
"Si empujas una masa, la potencia que necesita depende de esa masa. Y puede basar completamente esa energía en la energía eléctrica proporcionada por nuestras constantes cuánticas, ", Dijo Milton a la AFP.
Los defensores de este enfoque dicen que será al menos un millón de veces más estable que los artefactos físicos y tendrá una variedad de aplicaciones prácticas en el futuro.
El objeto físico de lo que es un kilogramo pronto será reemplazado por cálculos cuánticos, pero el artefacto aún no ha terminado su servicio a la ciencia.
"Para muchas aplicaciones, un kilogramo es una masa muy grande, "dijo Milton.
Los avances en la producción farmacéutica y química significan que los ingredientes de los medicamentos se miden cada vez más en microgramos, y son cada vez más precisos.
"Un kilo es bueno para las patatas en las que no se necesita mucha precisión, pero no es el peso adecuado para muchas aplicaciones en la ciencia y la industria exigentes. El nuevo sistema es infinitamente escalable ".
'Estados unidos'
Los científicos también usarán la cumbre de Versalles para cambiar la forma en que el amperio (corriente eléctrica), kelvin (temperatura) y mole (átomos) están definidos, todo expresado a través de las leyes universales de la naturaleza.
Milton dijo que la decisión era una forma de garantizar que el mundo siempre estaría de acuerdo en qué, precisamente, un kilogramo es, ya sea una bolsa de azúcar, un litro de agua o una proporción cuántica precisa.
"Estamos en un mundo en el que a la gente le preocupa que el impulso hacia el multilateralismo se detenga y posiblemente se revierta. Pero aquí, en ciencia de la medición, los estados realmente se unen para ponerse de acuerdo, " él dijo.
En cuanto a Le Grand K, puede haber sobrevivido a su utilidad como el kilogramo perfecto, pero su contribución a la ciencia está lejos de terminar.
"Se quedará aquí en la bóveda en las condiciones en las que ha estado desde 1889, "dijo Milton.
"En realidad, es un experimento a largo plazo porque lo evaluaremos en las próximas décadas para ver cómo reacciona a las condiciones. Sigue siendo un objeto de interés para la ciencia".
© 2018 AFP
