Revolución en el sistema métrico: a partir de 2019 varias unidades de medida serán modificadas

La Conferencia General sobre Pesos y Medidas (CGPM, por sus siglas en francés), que supervisa el sistema Sistema Internacional de Unidades (SI), redefinirá en noviembre de 2018 cuatro unidades científicas básicas: el amperio, el kilogramo, el kelvin y el mol. Los cambios entrarán en vigencia en mayo de 2019. Se trata de la mayor revisión del SI desde la instauración de este sistema de referencia internacional en 1960.

Precisamente, la Oficina Internacional de Pesos y Medidas (BIPM, por sus siglas en francés) ya ha revisado estos planes de modificación en una reunión que tuvo lugar la semana pasada cerca de París, según informa ‘Nature’ en un artículo.

Las redefiniciones de estas unidades se basarán en relaciones con constantes fundamentales, en lugar de constantes abstractas o definiciones arbitrarias, como sucede en la actualidad. Esto permitirá a los científicos que trabajan con el más alto nivel de precisión hacerlo de múltiples maneras, en cualquier lugar o momento y en cualquier escala. Además, estos cambios no afectarán a las escalas convencionales.

Nuevas unidades redefinidas por experimentos

Bajo este nuevo sistema SI, los investigadores podrán usar varios experimentos para relacionar constantes con cada una de las unidades de medida.

El kilogramo (unidad básica de masa) está actualmente definido por la masa que tiene un cilindro de platino-iridio con una altura y dimensión específicas. Esto presenta un problema. Los objetos pueden perder átomos fácilmente o absorber moléculas del aire, por lo que, en comparación con el prototipo, se ha observado que algunas copias oficiales han ganado, al menos, 50 microgramos en un siglo.

Así, el kilogramo se redefinirá con la constante de Planck mediante la denominado ‘balanza de Watt’, instrumento que compara la potencia mecánica con la potencia electromagnética utilizando dos experimentos separados. En primer lugar, se pasa una corriente a través de una bobina en un campo magnético para crear una fuerza que contrapesa una masa física conocida. Luego, la bobina se mueve a través del campo para crear un voltaje. Al medir la velocidad y los valores experimentales que relacionan el voltaje y la corriente con la constante de Planck, los científicos pueden determinar con precisión el peso de una masa en kilogramos.

En cuanto al amperio (unidad de corriente eléctrica), que actualmente se define por un experimento imaginario que genera una fuerza entre dos cables infinitos, podrá redefinirse con una bomba de electrones. Con esta técnica, al atrapar electrones individuales cuando viajan rápidamente a través de un conductor, la bomba puede generar una corriente medible contando electrones individuales.

Con termometría acústica se redefinirá el kelvin (unidad de temperatura), que actualmente se relaciona con la temperatura y presión a la que coexisten agua, hielo y vapor de agua en equilibrio (proceso conocido como el ‘punto triple del agua’). La técnica consiste en que la velocidad del sonido en una esfera llena de gas (que es proporcional a la velocidad promedio de los átomos en ella) se puede determinar a una temperatura fija, analizando la frecuencia de las ondas sonoras que resuenan dentro y midiendo el volumen de la esfera.

Finalmente, el mol, que es la cantidad de sustancia que hay en un sistema con tantas entidades elementales como átomos hay en 0.012 kilogramos de carbono-12, se redefinirá con un dispositivo que los científicos denominan la ‘constante de Avogadro’, un instrumento que determinaría la cantidad precisa de átomos que hay en una esfera perfecta de silicio puro-28. Los investigadores hacen esto usando láseres para medir la longitud de una unidad de la red cristalina de la esfera y su diámetro medio.