Ciencia

Adiós al kilo tal como lo conocíamos

CIENCIA

Redefinición de unidades de medición
Réplica del prototipo internacional del kilogramo que se guarda en Sèvres, cerca de París. B. TESSIERREUTERS

La comunidad científica mundial ha aprobado la mayor revisión del Sistema Internacional de Unidades

A partir de ahora, el kilo no se definirá por un objeto físico

En su día a día, el consumidor no notará cambios al hacer la compra

De ahora en adelante las unidades de medida de las dos magnitudes más básicas -longitud y masa- derivarán de dos teorías fundamentales de la física: la mecánica cuántica y la relatividad. Los sesenta delegados de la Conferencia General de Pesos y Medidas (CGPM) han aprobado este viernes en Versalles cambiar la definición de kilogramo; en lugar de medirse en relación a un objeto estándar pasará a definirse en referencia a la constante de Planck, un valor invariable en los procesos físicos. El metro, por su parte, ya se calcula desde 1983 respecto a la velocidad de la luz en el vacío, cuya constancia es una de las bases de la teoría de la relatividad especial.

La reforma entrará en vigor el próximo 20 de mayo, momento en el que el sistema dejará de guiarse por la referencia actual, un cilindro de iridio y platino de 39 mm apodado le grand K. Desde 1899 le grand K se guarda bajo tres llaves en una bóveda subterránea del Pavillon de Breteuil, un edificio a las afueras de París, y ha sido el estándar con el que se comparan todos los pesos del mundo. Sin embargo los expertos explican que es difícil garantizar que no sea modificado con el tiempo, ya que podría degradarse o ser manipulado.

De hecho las últimas mediciones realizadas confirmaron una variación de unos 50 microgramos producida a lo largo del último siglo. "Si yo cogiese en mi mano ese objeto", ha explicado durante la presentación el nobel de Física William Phillips, del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología estadounidense (NIST), "mis huellas dactilares aumentarían su masa". El problema es que el cilindro no puede aumentar de masa ya que pesa, por definición, un kilo. "Así que todos ustedes perderían peso", ha añadido.

Esta revolución en la forma de calcular la unidad no cambiará nada en las básculas de los carniceros y fruteros del mundo, ni en la mayoría de instrumentos profesionales. Tampoco modificará el sistema global de medidas, que asegura que Madrid, Tokyo y Washington compartan las mismas referencias, pero sus creadores explican que el cambio asegura un conjunto más estable, más universal y más práctico. Confiar en un objeto que se desgasta con el paso del tiempo y que se basa en un único ejemplar (del que se realizan réplicas) presentaba riesgos e inexactitudes. "No podemos asignar propiedades a los objetos", ha dicho Jean-Philippe Uzan, Director de Investigación del Centro Nacional de Investigación francés, "debemos crear nuevas definiciones observando la naturaleza".

Universal y accesible a todos

Por eso los científicos han optado por un sistema basado en la constante de Planck, inmutable y accesible a todo el mundo. De esta forma, a partir de ahora la medición de pequeñas masas podrá ser más directa y precisa. Aunque por el momento sólo tres laboratorios en todo el mundo han superado el nivel de precisión exigido por el Comité de Datos para la Ciencia y la Tecnología (CODATA) para ser homologados: uno en Canadá, otro en Estados Unidos y el último en Francia. Estos tres equipos han sido los únicos hasta ahora en medir la constante de Planck con una exactitud de, al menos, siete decimales.

Otra ventaja práctica es que ahora será más fácil medir fracciones de un kilo, como los nanogramos (una milmillonésima parte de un gramo), cuya utilización es crucial en muchos campos técnicos y científicos. Además, el kilo se utiliza para redefinir otras tres unidades básicas del Sistema Internacional, como la candela, además de otras derivadas, como el newton y el julio. A lo largo de la semana la CGPM ha decidido también la revisión del kelvin, unidad de temperatura, que desde ahora estará vinculado a la constante de Boltzmann (que establece una proporcionalidad entre la energía térmica y la temperatura). Por su parte el mol, cantidad de materia, se calculará siguiendo la constante de Avogadro y el amperio queda ligado a la carga eléctrica del electrón.

Revolución científica

El sistema de pesos y medidas mundial es una herencia de la Revolución Francesa. "En todo momento, para todos los pueblos", proclamó la Convención en 1795 al hacer oficiales las nuevas unidades. De esta forma se materializaba el interés de científicos como Condorcet, Lagrange, Laplace o Monge en crear un sistema más racional y universal. El kilogramo se definió originalmente como la masa de un decímetro cúbico de agua. El metro se calculó como una fracción de la distancia entre el Polo Norte y el Ecuador.

Sin embargo cien años después, en 1889, la CGPM acordó además crear objetos físicos de referencia; así aparecieron el grand K y una vara de un metro de longitud realizada en los mismos materiales. Hace más de tres décadas el metro sería la primera unidad en ser vinculada a una constante; a partir de ese momento se estableció como la distancia recorrida por la luz en el vacío durante un intervalo de 1/299.792.458 de segundo.

Largo proceso

"La definición creada para el metro fue a la vez brillante y bonita, hemos querido aplicar esa misma belleza al kilo", ha afirmado Phillips. No obstante, la labor de redefinir el kilogramo utilizando constantes universales ha sido más complicada y ha necesitado del desarrollo de instrumentos y conocimientos precisos. En el centro se encuentra la llamada balanza de Kibble (o balanza de Watt), inventada en 1975 por el físico británico Bryan Kibble.

Se trata de un instrumento de medida que pesa la masa y la fuerza electromagnética registrando corriente eléctrica y voltaje. En la balanza de Kibble se mide la corriente necesaria para soportar un peso, determinando así la masa. Y dado que las unidades que definen la corriente eléctrica y el voltaje están marcadas en función de constantes fundamentales (la velocidad de la luz y la constante de Planck), la unidad de masa puede quedar establecida en función de constantes absolutas.