RIP el Kilograma, que nunca volverá a ser el mismo

La mayoría de la gente sabe cuánto pesa una libra: 16 onzas. El mundano entre nosotros puede saber que un kilogramo es de 2.2 libras, o 1,000 gramos. Pero nosotros De Verdad ¿Sabes lo que significan estos números? Llegar a un acuerdo sobre las unidades de medida es mucho más complicado de lo que parece, y la forma en que los humanos están de acuerdo con los pesos en todo el mundo está a punto de cambiar por completo.

Durante más de un siglo, el estándar mundial para el kilogramo ha sido el Prototipo Internacional del Kilograma, un cilindro hecho de platino e iridio que se almacena en la Oficina Internacional de Poids et Mesures (Oficina Internacional de Pesos y Medidas) en Francia. El BIPM es una organización internacional que ayuda a estandarizar la ciencia y el comercio internacionales al establecer estándares para las mediciones que todos podemos acordar. Esta es la razón por la cual el BIPM tiene el IPK: sin este pequeño y pesado cilindro, el mundo no tendría un kilogramo estándar para determinar cuánto pesa un kilogramo. Se han distribuido copias del IPK (a veces referido cariñosamente como “Le Grand K”) en todo el mundo para que los países miembros puedan mantener el estándar, y cada 40 años se mide el IPK para asegurarse de que aún sea un kilogramo. Las mediciones recientes han demostrado, sin embargo, que las masas de estos Grandes K son divergentes, lo que podría significar un caos para el comercio, la ciencia y potencialmente campos tan sensibles como la cohetería, en los que los cálculos deben ser precisos.

Este sistema puede sonar extraño y arcaico, pero hay una buena razón por la que el mundo ha usado este peso de referencia durante tantos años: es muy difícil averiguar qué es un kilogramo de otra manera. Este es el por qué.

Si bien podemos pensar que diferentes unidades de medida son sus propias leyes naturales, definidas en referencia unas con otras, por ejemplo, un día es de 24 horas, y una hora es de 60 minutos, y un minuto es de 60 segundos, la verdad es que las unidades de La medición se ha definido históricamente en términos de algún fenómeno concreto en el mundo. En metrología, el estudio de la medición, estos fenómenos concretos se conocen como artefactos.

Como el ingeniero aeroespacial Max Fagin describió en un hilo de tweets el jueves, los científicos han avanzado mucho a lo largo de los años en lo que respecta a descubrir cómo ir más allá de los artefactos para poder medir cosas sin tener que ponerlos al lado de otras cosas. Por ejemplo, un segundo solía medirse como 1 / 31556925.9747 del tiempo que tarda la Tierra en rodear el sol. Ahora se define como la cantidad de tiempo que tarda un electrón en un átomo de cesio-133 en oscilar 9,192,631,770 veces. Esto puede parecer innecesariamente específico y francamente extraño, pero al definir una unidad de medida en términos del comportamiento de un átomo, los científicos pueden decir con bastante certeza que un segundo es un segundo, sin importar dónde se encuentre en el universo, y no importa si tienes un cronómetro.

En resumen, los científicos han trasladado el punto de referencia estándar para mediciones fuera de objetos hechos por el hombre y hacia constantes universales. Todos excepto el kilogramo.

Noviembre está aquí, y eso significa que se acerca un cambio masivo. Y por "masivo" me refiero, por supuesto, a la redefinición de la unidad de masa de kilogramos que el mundo ha estado acumulando durante más de 100 años. Déjame explicarte: pic.twitter.com/FnOmq4dFTF

- Max Fagin (@MaxFagin) 1 de noviembre de 2018

El segundo, como el kilogramo, el metro y otras cuatro unidades, conforman las unidades de Systéme International. Estas son las unidades de medida más básicas en las que se basan todas las demás. Hoy en día, la mayoría de las unidades SI se pueden determinar sin algún tipo de artefacto, pero medir un kilogramo es mucho más difícil porque requiere cálculos complejos que se complican más por la gravedad. Después de todo, aunque a menudo pensamos que la masa y el peso son lo mismo, no lo son. La masa, medida en kilogramos, es la cantidad de materia en un objeto. Pero así es como los científicos planean hacer obsoleto el IPK.

4 / En la base de esta torre están las unidades base del SI. Solo 7 unidades base SI definen cada otra unidad existente. Son:

Kilogramo, kg (masa)

Metro, m (distancia)

Segundo, s (tiempo)

Kelvin, K (temperatura)

Amperio, A (corriente eléctrica)

Candela, cd (intensidad luminosa)

Mole, mol (cantidad) pic.twitter.com/Qe2jS13kEn

- Max Fagin (@MaxFagin) 1 de noviembre de 2018

Aquí es donde entra el saldo de Kibble para salvarnos. Este dispositivo, que está en desarrollo por múltiples laboratorios. El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en los EE. UU. Y el Laboratorio Nacional de Física en Inglaterra están trabajando en este dispositivo, que con suerte redefinirá el kilogramo en términos de la constante de Planck, un número que es fundamental para nuestra comprensión de la mecánica cuántica. En resumen, este dispositivo no determina la masa midiendo el peso, sino midiendo la fuerza electromagnética entre dos placas. Ah, y todo se hace en el vacío.

El Kibble Balance, para decirlo simplemente, debería poder medir la masa de un objeto, el IPK, por ejemplo, en términos de energía eléctrica. Para obtener todas las matemáticas involucradas, mira el video a continuación. Sin embargo, para cualquier persona que no esté en lo esencial de la física, basta decir que el Balance de Kibble debería ayudar a los científicos a redefinir el kilogramo.

"Una razón clave para hacer este trabajo es brindar seguridad internacional", dijo Ian Robinson, jefe de la división de medición de ingeniería del Laboratorio Nacional de Física, a la agencia de noticias luxemburguesa. Delano. “Si el Pavillon de Breteuil”, donde se almacena el IPK, “se quemó mañana y se derritiera el kilogramo de sus bóvedas, no tendríamos ninguna referencia para el sistema de pesos métricos del mundo. Habría caos. La definición actual del kilogramo es el peso de ese cilindro en París, después de todo ".

Y eso no es suficiente para la ciencia internacional.