Skip to content

Los científicos han desarrollado una forma revolucionaria de redefinir el kilogramo.

Los científicos han desarrollado una forma revolucionaria de redefinir el kilogramo.

Los científicos están reinventando formas de definir unidades de medida estándar, basándose en constantes matemáticas medibles en lugar de objetos de referencia físicos. Iniciativa WIN / Neleman / Getty Images

Si conoce los conceptos básicos de la conversión métrica, sabrá que 2,2 libras equivalen a 1 libra. Pero, ¿cuánto pesa exactamente un kilo? ¿Cómo definir un concepto abstracto como unidad de medida? Desde 1875, el peso exacto de un kilogramo ha sido definido por el prototipo internacional del kilogramo, un cilindro hecho de una aleación compuesta de 90% de platino, 10% de iridio, y está alojado en una caja fuerte altamente regulada ambientalmente en las afueras de París. Cada 40 años se recopila y se compara con media docena de copias en todo el mundo, que a su vez se utilizan como modelos para réplicas de peso pesado en todo el mundo.

Este sistema funcionó bien a finales del siglo XIX. Pero hoy en día, con las mediciones ultraprecisas necesarias para esfuerzos farmacéuticos, químicos, astrofísicos y otros, no funciona tan bien. A esto se suma otro problema: después de casi siglo y medio, ganó peso, probablemente gracias a los contaminantes que gradualmente se fueron acumulando en su superficie.

Anuncio

Anciano alemán en studio shot cabeza y hombros vista lateral vertical descendencia de Europa occidental gente eminente ciencia calva Max Planck

El trabajo del físico alemán Max Planck (1858-1947) ayudó a los científicos a definir y comprender el universo durante décadas.

Colección Hulton Deutsch / Corbis / Getty Images

Es por eso que el Comité Internacional de Pesas y Medidas, el organismo regulador que controla lo que significa pesar una libra, quiere pasar de un estándar físico a otro basado en un estándar que es fundamental en la naturaleza, algo que los científicos pueden replicar en talleres. alrededor del mundo. planeta.

Investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) del gobierno de Estados Unidos dicen que han hecho un descubrimiento que puede resolver el problema. Usando una nueva máquina llamada NIST-4, determinaron un valor más preciso para la constante de Planck, un número muy pequeño (y una cantidad física fundamental) que se usa en física cuántica para calcular la cantidad de energía transmitida por un solo fotón.

La constante de Planck también se puede utilizar para definir el kilogramo, porque también es una constante fundamental, algo que no cambia en nuestro universo, y los científicos pueden realizar experimentos para averiguar qué es. “Podemos arreglar la unidad y preguntar a la naturaleza: ‘¿Cuál es el valor numérico de la constante fundamental usando estas unidades? “El físico del NIST, Stephan Schlamminger, dijo en un correo electrónico”. O podemos fijar el valor numérico y usar el experimento para determinar el tamaño de la unidad. “

Para calcular con mayor precisión la constante de Planck, los investigadores del NIST utilizaron un dispositivo llamado Kibble balance, en honor al físico británico que inventó la técnica. El dispositivo “compara la energía eléctrica con la mecánica”, dijo Schlamminger. “La potencia se mide en unidades de vatios. La potencia mecánica viene dada por la fuerza multiplicada por la velocidad. En las básculas, la fuerza es el peso de un patrón de masa. La potencia eléctrica se puede medir como el producto de dos frecuencias y la constante de Planck. Tiene que ver con dos efectos de la mecánica cuántica que se utilizan para medir la tensión y la resistencia. Por lo tanto, la unidad de masa puede relacionarse con la constante de Planck “.

Aquí hay un video en el que la física del NIST, Darine Haddad, usa una taza de café y terrones de azúcar para explicar el significado de la constante de Planck:

En 2016, los científicos del NIST publicaron una medición de la constante de Planck con una incertidumbre de solo 34 partes por mil millones, que es realmente muy precisa. Pero siguieron experimentando y ahora que tienen varios años de datos con los que trabajar, refinaron ese pequeño número aún más. La nueva medición NIST establece la constante de Planck en 6.626069934 x 10−34 kg ∙ m2 / s, con una incertidumbre de solo 13 partes por mil millones.

Los investigadores del NIST son uno de los muchos equipos científicos en países que van desde Canadá hasta Corea del Sur que disputan el valor más exacto de la constante de Planck. Algunos también realizan experimentos con Kibble balance, mientras que otros usan el método de densidad de cristal de rayos X, en el que deducen el número de átomos de silicio en una esfera de silicio extremadamente redonda, dijo Schlamminger.

El físico del NIST señaló que puede ser posible reducir el grado de incertidumbre en la medición de la constante de Planck incluso más allá del valor publicado, hasta 11 partes por mil millones. Pero esperan que la cifra publicada sea suficiente para redefinir el kilo, dijo.

Anuncio