La conferencia que contó con una convocatoria de delegados representantes de 60 países votaron el pasado viernes 16 de noviembre, se llevó a cabo en la ciudad de Versalles en Francia.
La instancia tuvo como objeto, el implementar el cambio más significativo al Sistema Internacional de Unidades (SI) en más de 130 años, así primera vez, todas las unidades de medición serán definidas por fenómenos naturales en lugar de por artefactos físicos.
Después de décadas de trabajo científico innovador realizado por Institutos Nacionales de Medición (INM) de todo el mundo, los delegados han votado para redefinir el kilogramo y tres unidades básicas adicionales del SI: corriente eléctrica (amperio), temperatura (kelvin) y cantidad de sustancia (mol). Las nuevas definiciones entrarán en vigencia el 20 de mayo de 2019, Día Mundial de la Metrología, que celebra el establecimiento del SI, o sistema métrico, en 1875.
Si bien los consumidores y la mayoría de las industrias no notarán impactos inmediatos, los científicos esperan que el cambio en última instancia inspire nuevas tecnologías y reduzca el costo de calibrar los procesos industriales y los instrumentos científicos.
Chile a través del Instituto Nacional de Normalización se siente verdaderamente honrado de unirse a la comunidad mundial para dar este paso histórico que acelerará la innovación y dará paso a una nueva era de avances para la ciencia y la industria, con la votación realizada por su delegado ante el BIPM en París. Los investigadores del NIST, PTB, NPL y muchos otros INMS han desempeñado un papel clave en esta redefinición histórica, y han hecho posible este logro fundamental.
Esta redefinición es un punto de pivote para la humanidad, con lo que ahora podemos medir todo con mayor precisión utilizando el conocimiento de cómo funciona el universo en el nivel atómico que utilizando objetos que podemos ver y sentir.
Actualmente, solo hay un verdadero kilogramo, conocido como Le Grand K, que se guarda en una bóveda fuera de París y se usa para calibrar todas las medidas de masa en todo el mundo. Hecho de platino-iridio, Le Grand K, como cualquier aleación, puede cambiar con el tiempo al absorber las moléculas del aire o perderlas a través de la limpieza. Sin embargo, incluso estos cambios increíblemente pequeños significan que el artefacto ya no es lo suficientemente preciso para futuras investigaciones avanzadas y aplicaciones tecnológicas anticipadas.
Durante los últimos 40 años, con el avance de la ciencia cuántica, los científicos ahora han medido constantes naturales como la velocidad de la luz y la constante de Planck con una precisión excepcional. El uso de combinaciones de estas constantes y las ecuaciones de la mecánica cuántica, los científicos un método para medir la masa.
Los fenómenos cuánticos que son idénticos en todas partes, ya se utilizan para definir el segundo, que es la unidad SI para el tiempo, y el metro, la unidad SI para la distancia. Estas definiciones revisadas, implementadas en 1967 y 1983, respectivamente, fueron necesarias para la invención del GPS y muchas otras tecnologías modernas.
En mayo de 2019, cuando se implemente la definición revisada del kilogramo, se basará en tres constantes fundamentales: la constante de Planck, la velocidad de la luz y la radiación de microondas natural del átomo de cesio. La constante de Planck describe el tamaño de los paquetes de energía o cuantos que utilizan los átomos y otras partículas para absorber y emitir energía.
La masa del kilogramo actual ejerce una cantidad específica de fuerza en la gravedad de la Tierra. La definición revisada reemplaza esta determinación de fuerza mecánica con una medición electromagnética vinculada a la constante de Planck y basada en la corriente eléctrica y el voltaje. Usando un instrumento llamado balance de Kibble, después de su inventor Bryan Kibble, se genera una corriente eléctrica en una bobina para producir un campo magnético lo suficientemente fuerte como para equilibrar una masa de un kilogramo. El método requiere una medición precisa de la gravedad local, que varía según la elevación y varios otros factores. También requiere mover la bobina a través de un campo magnético de fuerza conocida y, a una velocidad conocida, por lo tanto, el lazo y las constantes utilizadas para determinar el tiempo y la frecuencia.
De manera similar, la unidad SI para el amperio ahora se basará en la constante para la carga del electrón. El kelvin se basará en medidas de movimiento atómico a nivel cuántico y estará vinculado a la constante de Boltzmann que relaciona la energía de un objeto con su temperatura, así como a las constantes de frecuencia de Planck y cesio; mientras que el Mol se basará en un valor mejorado para la constante de Avogadro.
Según el Dr Pratt del NIST, los dos sectores de la industria con más probabilidades de beneficiarse más rápidamente de las redefiniciones son la electrónica y los productos farmacéuticos. La unidad SI actual para el amperio no es práctica y, como resultado, las mediciones eléctricas de precisión se han basado durante 30 años en medidas cuánticas, como el efecto Hall cuántico y las uniones Josephson que generan voltajes cuánticos. El cambio vuelve a colocar las medidas eléctricas en el SI, donde se realizan todas las demás medidas.
Las compañías farmacéuticas ahora están midiendo la masa a niveles de microgramos, que es solo una mil millonésima partes de un kilogramo. Una vez que el kilogramo se redefine en términos cuánticos, obtienen una unidad de medida que es fácilmente escalable hasta el nivel que necesitan para un mejor diseño y estudio de los medicamentos, con mucha menos incertidumbre.
Esta capacidad para escalar de manera más precisa las mediciones desde el nivel cuántico a los tamaños masivos de galaxias es una ventaja clave también para las otras unidades SI recientemente revisadas basadas en constantes naturales.
