La renovación del kilogramo

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El kilogramo es una reliquia de 127 años. Se trata del último patrón del Sistema Internacional de Unidades que aún consiste en un objeto físico: un cilindro de platino e iridio del tamaño de una pelota de golf, guardado a cal y canto en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas de París bajo tres campanas de vidrio y a temperatura controlada. La menor cantidad de polvo, humedad o grasa de las yemas de los dedos, así como la mínima expansión o contracción, podrían alterar la masa del cilindro. En realidad, el llamado Le Grand Kse encuentra tan bien protegido que los encargados de su custodia solo lo sacan cada 40 años para compararlo con otros prototipos de todo el mundo. Pero, aun así, resulta imposible determinar si los cambios se deben a que Le Grand K ha perdido masa o a que una de sus copias la ha ganado por efecto de la contaminación.

Stephan Schlamminger, físico del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) estadounidense, explica que esa incertidumbre en el patrón de masa supone un gran problema para la ciencia moderna, ya que numerosas tecnologías dependen de la definición precisa del kilogramo. Por esa razón, los expertos llevan decenios intentando redefinir esta unidad de masa a partir de las constantes de la naturaleza, lo que implicaría una unidad de medida estable y más accesible [véase «Revisión del Sistema Internacional de Unidades», por Robert Wynands y Ernst O. Göbel; Investigación y Ciencia, julio de 2010].

Ahora, Schlamminger y su equipo han desbrozado el camino para lograr ese objetivo basándose en la constante de Planck, el valor numérico que vincula la energía de un fotón con su frecuencia y que se relaciona con la masa a través de la famosa ecuación de Einstein E = mc². Tal y como describen en un artículo publicado hace poco en Review of Scientific Instruments, los investigadores han medido con gran precisión la constante de Planck con «balanza de vatios» de alta tecnología. Para ello, colocaron una masa de valor conocido en un extremo de la balanza y la equilibraron enviando una corriente eléctrica por una bobina móvil de alambre suspendida en un campo magnético. Se valieron entonces del valor de esa fuerza electromagnética para medir la constante de Planck con una precisión de 34 partes en mil millones.

Con todo, antes de que llegue una redefinición del kilogramo basada en la constante de Planck, numerosos equipos tendrán que haber publicado sus mediciones independientes para julio de 2017. En la Conferencia General de Pesos y Medidas de 2018 se evaluarán los datos de cada grupo, así como una determinación efectuada a partir de los átomos contenidos en una esfera de silicio. Después, un complejo programa de ordenador cribará los números para llegar a un valor final. Solo entonces podrá Le Grand K retirarse al Louvre, junto al viejo patrón del metro y otros artefactos.

Knvul Sheik para I&C