Cuanto es un kilogramo? 1, 000 gramos. 2.20462 libras. O 0.0685 babosas basadas en el antiguo sistema gravitacional imperial. Pero, ¿de dónde proviene realmente esta cantidad y cómo pueden todos estar seguros de que están usando la misma medida?

Desde 1889, Los países que son miembros de la Conferencia General de Pesas y Medidas han acordado utilizar un bloque estándar de metal, mantenido cerca de París, para definir el kilogramo. Pero aunque el bloque moderno se almacena en un entorno altamente controlado, su peso puede cambiar en pequeñas cantidades, ya que el desgaste hace que pierda masa y la suciedad hace que aumente. Para abordar este problema, Los científicos de todo el mundo han pasado casi dos décadas discutiendo cómo podría definirse el kilogramo en relación con las mediciones constantes de la naturaleza. Y ahora finalmente han tomado una decisión.

El primer kilogramo (originalmente llamado tumba) fue definido en 1793 por una comisión de la Academia Francesa de Ciencias, que querían un estándar mejor que las cantidades fijas de grano que se habían utilizado tradicionalmente. La comisión decidió que la nueva medida sería la masa de un decímetro cúbico de agua destilada a 4 ℃ (la temperatura a la que el agua tiene su densidad más alta en condiciones estándar). Esto tenía la ventaja de que la mayoría de los laboratorios debidamente equipados podrían reproducir este estándar. Después, un prototipo de esta masa se fundió en latón.

Desafortunadamente, esta definición de masa dependía de otra medida variable, el medidor. En este punto, el metro solo se definió provisionalmente como parte de la distancia desde el Polo Norte hasta el ecuador. Una vez que el valor del medidor y la temperatura del agua en su punto más denso se definieron con mayor precisión, el kilogramo también tuvo que ser reemplazado. Y se fundió un nuevo prototipo en platino para representar esta masa.

Finalmente, esto fue reemplazado con el kilogramo prototipo internacional (IKP) que se usa hoy, fundido a partir de una mezcla de platino e iridio para hacerlo muy duro y evitar que reaccione con el oxígeno. La Oficina Internacional de Pesas y Medidas conserva el IPK y seis copias en el Pavillon de Breteuil. Saint-Cloud, cerca de París en Francia para actuar como referencia contra la cual medir. Las copias del IPK se transportan por todo el mundo para garantizar que todos los países participantes utilicen el mismo estándar.

Pero incluso el IPK moderno puede cambiar gradualmente en masa. Radicalmente, la respuesta de la Oficina Internacional de Pesas y Medidas es revisar las definiciones de kilogramo, así como todas las demás unidades básicas de medida utilizadas en ciencia (conocidas como unidades SI, del francés para sistema internacional).

En lugar de medir el kilogramo contra un bloque almacenado en una bóveda, podemos definirlo basándonos en valores precisos de constantes de la naturaleza. Llegar a un acuerdo sobre una definición ha llevado mucho tiempo porque necesitábamos poder medir estas constantes con estándares exigentes con una incertidumbre de 30 partes por mil millones (lo que significa que las medidas tienen una precisión de 0,00000003 de una unidad).

De hecho, los científicos ya lo han hecho durante mucho tiempo. Un segundo ya no es una fracción del tiempo que tarda la Tierra en girar, que puede cambiar a medida que el globo se acelera o se ralentiza. En lugar de, un segundo ahora se define por el tiempo que tarda una cierta cantidad de energía en liberarse como radiación de los átomos de Cesio-133. Específicamente, un segundo es igual a 9, 192, 631, 770 transiciones en los niveles de estado fundamental hiperfinos de Cesio-133. Esto es lo mismo sin importar cuándo o dónde se mida.

Luego, los científicos pudieron redefinir el medidor en relación con la segunda y otra constante natural, la velocidad de la luz en el vacío (c), que los científicos han calculado como 299, 792, 458 metros por segundo. Entonces, un metro es ahora la longitud recorrida por la luz en 1 / c segundos.

La nueva definición del kilogramo utiliza una medida de otro valor fijo de la naturaleza, Constante de Planck (h), que se definirá como 6.62607015 × 10 ⁻³⁴ segundos julios. La constante de Planck se puede encontrar dividiendo la frecuencia electromagnética de una partícula de luz o "fotón" por la cantidad de energía que transporta.

La constante generalmente se mide en julios segundos, pero también se puede expresar como kilogramos metros cuadrados por segundo. Sabemos lo que es un segundo y un metro por las otras definiciones. Entonces, agregando estas medidas, junto con un conocimiento exacto de la constante de Planck, podemos conseguir uno nuevo definición muy precisa del kilogramo.

Otras unidades

Parte de la razón por la que la creación de la nueva definición ha tardado tanto es porque los científicos han tenido que crear dispositivos muy precisos para medir la constante de Planck con un grado de precisión suficientemente alto. El método también ha sido controvertido porque romperá el vínculo que tiene el kilogramo con otras unidades básicas del SI, particularmente el lunar, que mide la cantidad de una sustancia en términos de la cantidad de partículas de las que está hecha. Algunos científicos han propuesto métodos alternativos como resultado.

Pero tras un voto simbólico, La nueva definición del kilogramo será utilizada por la Oficina Internacional de Pesas y Medidas y los institutos nacionales de medición de todo el mundo. junto con nuevas definiciones de las restantes unidades básicas del SI, el topo, el kelvin (temperatura), el amperio (corriente) y la candela (intensidad luminosa).

Para la mayoria de la gente, la vida cotidiana continuará con normalidad a pesar de las redefiniciones. Una bolsa estándar de azúcar contendrá tanta azúcar como antes. Pero algunos de estos cambios por ejemplo al kelvin, supondrá ventajas prácticas para los científicos que realizan mediciones muy precisas. Y para responder a la pregunta "cuánto es un kilogramo", Ya no tendremos que comparar bloques de platino ni preocuparnos por rayarlos.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.