A partir de 2019, un kilo ya no será lo que era.
Después de más de una década de trabajo, investigadores canadienses están más cerca que nunca de la fórmula matemática para definir la medición de masa de referencia del sistema métrico: el kilogramo.
El kilo es una de las cuatro unidades de medición básicas -junto con el amperio, el kelvin y el mol- que serán redefinidas por la Conferencia General Sobre Pesos y Medidas (CGPM) en noviembre de 2018, en lo que constituye la mayor revisión del Sistema Internacional de Unidades desde su instauración en 1960.
El objetivo de este cambio es definir a estas unidades en relación a constantes fundamentales y no arbitrarias como ha sido hasta ahora.
Estos cambios son de gran importancia para las investigaciones científicas que requieren un elevado nivel de precisión en sus cálculos.
En Canadá, los investigadores de NRC han estado trabajando durante 10 años para encontrar una manera de definir el peso perfecto con algo más que una pieza de metal frágil. Foto: iStock
Un peso, dos medidas
El kilogramo es la última unidad de medida que todavía está definida hoy en día por un artefacto. Aunque el sistema está celosamente protegido, su confiabilidad tiene limitaciones. El polvo, la humedad, el calor y los gases en el entorno de una muestra K pueden cambiar rápidamente su peso. En gran escala, las consecuencias pueden ser significativas.
Este kilo original ha perdido en un siglo 50 microgramos.
Desde hace veinte años, los laboratorios de investigación de varios países desean descubrir una fórmula para definir el kilogramo, como es el caso de otras unidades de medida.
El segundo, por ejemplo, se mide por las vibraciones de un átomo de cesio y el metro por la velocidad de la luz.
Desde 1870, el kilogramo está definido por un cilindro de metal muy bien conservado en Francia. Investigadores de todo el mundo han intentado durante más de 20 años encontrar una fórmula matemática para reemplazarlo.
Una definición basada en una constante -y no en un cilindro- haría que la medida exacta del kilo esté disponible para cualquier persona en cualquier parte del planeta y no solo para aquellos que tengan acceso al kilo original de Francia.
En Canadá, una copia del pequeño cilindro se guarda celosamente en el sótano de un edificio en el sitio del Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC), detrás de los muros de hormigón y la puerta blindada de un cofre fuerte, bajo una campana de cristal.
La mayoría de los canadienses ni siquiera sabe que existe. Sin embargo, es de suma importancia en su vida cotidiana.
Compuesto de una aleación de platino e iridio, este cilindro se llama K74. Es la copia número 74 de la gran K: el kilogramo de referencia mundial que se guarda en Francia. Esto garantiza que un kilo en Canadá es idéntico a un kilo en Francia, Japón o los Estados Unidos.
«Cuando vas a la tienda de comestibles, tomas un trozo de carne y lo pesas o pesas varias manzanas, y para eso cuentas con una balanza. Hay una etiqueta en el costado de la escala que certifica que esta escala es correcta de acuerdo con Measurement Canada. Los pesos que usan los inspectores están calibrados a partir de K74 «, dice Claude Jacques, oficial de investigación de masa y tamaños en el NRC.
La pieza de metal vale alrededor de 100,000 dólares. Pero no es nada en comparación con el papel que desempeña en la economía canadiense.
Hay un enlace en cualquier transacción de masa con este K74. En términos de comercio, hay miles de millones de dólares que dependen de este pequeño cilindro en Canadá.
-Claude Jacques, Oficial de Investigación, Masa y Tamaños en NRC
Este sistema mide la velocidad y la gravedad de un peso a través de la intensidad de un campo magnético. Foto: Radio-Canadá / Daniel Thibeault
El peso perfecto
En Canadá, los investigadores de NRC han estado trabajando durante 10 años para encontrar una manera de definir el peso perfecto con algo más que una pieza de metal frágil.
En una habitación aislada bajo varios metros de tierra y concreto se encuentra un dispositivo que se parece a cualquier cosa menos a una balanza. El sistema mide la velocidad y la gravedad de un peso a través de la intensidad de un campo magnético. Este año, su trabajo ha dado resultados.
«Hay tres laboratorios que realizan estas mediciones en todo el mundo. Pero debido a que somos los más precisos, es nuestro valor el que tendrá más importancia para el kilogramo «, dice Ralph Paroli, director de investigación y desarrollo de metrología de NRC.
El método
Para lograr esto, científicos no solo de Canadá, sino de de Francia y Estados Unidos, han utilizado la escala Kibble, que compara la fuerza gravitacional de una masa con una fuerza electromagnética, dice Ralph Paroli.
«Es una escala muy compleja porque tienes que medir la masa, la posición, el tiempo, la velocidad, la gravedad, la tensión y la resistencia al mismo tiempo en un entorno controlado, bajo vacío y sin vibraciones», comenta Ralph Paroli. Y dado que las escalas son tan sensibles, los investigadores tuvieron que tomar en cuenta los cambios gravitacionales causados por el movimiento de la Luna y la cantidad de agua en el suelo producida por la nieve que se derrite.
Los 99 países miembros de la Convención General de Pesas y Medidas votarán en noviembre próximo sobre la nueva fórmula. Si se acepta, la fórmula canadiense se convertirá en la referencia mundial a partir del 20 de mayo de 2019.
Este es un logro histórico para estos investigadores, quienes tienen el orgullo de saber que el kilogramo ahora será un poco canadiense.
RCI/Radio Canadá/Quebec Science
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