jueves, 24 de septiembre de 2009

Este kilogramo está perdiendo peso

Geoff Brumfiel
20 de agosto de 2009
Historia en NPR

El prototipo internacional del kilogramo está dentro de una campana de cristal triple en el Buró Internacional de Pesas y Medidas de París.

Hace más de un siglo, un pequeño cilindro de metal fue forjado en Londres y enviado a un suburbio de París. El cilindro tenía el tamaño de un salero y estaba hecho de una aleación de Platino e Iridio, un material avanzado para ese tiempo.

En parís, los científicos lijaron el cilindro y lo pesaron cuidadosamente, hasta determinar que pesaba exactamente un kilogramo, o 2.2 libras. Entonces, por un tratado, se le declaró el estándar internacional.

Desde el 1889, el año en que se inauguró la Torre Eiffel, ese cilindro ha sido el estándar por el que se han regido y medido todos los otros kilogramos del planeta. Pero eso ha comenzado a crear problemas. De acuerdo a los científicos, la masa del cilindro parece estar cambiando.

La solución es encontrar un nuevo kilogramo, uno que sea basado en un número constante en lugar de un objeto físico. Para obtener ese número, los científicos han tenido que construir una escala especial, una que mida el kilogramo sin tener que ser calibrada utilizando otra masa. Ha sido un proceso largo y lento, pero los científicos están hoy a punto de redefinir el kilogramo para siempre.

Por favor, no estornude sobre el kilogramo

Al presente, el sistema de medidas del mundo entero depende de ese cilindro. Si se cae, si se raya o de alguna manera se desfigura, ello causaría un problema global. “Si alguien estornudara sobre el kilogramo prototipo, todas las medidas del mundo estarían incorrectas instantáneamente”, dice Richard Steiner, un físico del National Institute of Standards and Technology (NIST, o Instituto Nacional de Estándares y Tecnología), en Gaithersburg, Md.

Por esa razón, el kilogramo oficial es mantenido bajo llave dentro de una bóveda de seguridad en el Buró Internacional de Pesos y Medidas, en las inmediaciones de París. Los científicos son tan paranoicos al respecto, que sólo lo han sacado de allí tres veces: en 1889, 1946 y 1989. En cada ocasión lo compararon con un conjunto de copias. En 1889, las copias y el prototipo pesaron lo mismo, pero en 1989, hubo discrepancias. Basado en los datos, el kilogramo parece pesar ligeramente menos que las copias.

Lo complejo de ese problema, en realidad, es que resulta imposible decir qué ha cambiado en los pasados 120 años. Las copias pudieron haberse puesto más pesadas a través del tiempo al absorber moléculas de aire. Pero también es posible que el prototipo esté perdiendo peso. Por ejemplo, que los lavados periódicos a lo mejor hayan removido partículas microscópicas de metal de su superficie.

O podría ser que tanto las copias como el prototipo estén cambiando, pero a ritmos diferentes. “No hay forma de determinar lo que está pasando puesto que las masas siempre son calibradas con otras masas”, dice Peter Mohr, un físico teórico de NIST, quien está trabajando en el problema del kilogramo.

Esa es la mala noticia. La buena noticia es que el cambio es extremadamente pequeño, alrededor de 50 microgramos (mil millonésimas de un kilogramo). “Las ramificaciones reales para alguien que vaya al supermercado va a ser insignificante”, dice Mohr. Pero “para los trabajos científicos, es significativo”.

En búsqueda de una constante

Por esa razón, los científicos se han embarcado en una búsqueda quijotesca para redefinir el kilogramo en términos de una constante fundamental. Las constantes son utilizadas por los científicos para describir el mundo natural. Estas son precisas y son inalterables —el instrumento perfecto para establecer un estándar.

Los científicos ya han utilizado constantes para redefinir otras unidades de medidas, como el metro. Originalmente, el metro era igual a la longitud de una pieza de Iridio mantenida al lado del kilogramo, pero en 1983 fue redefinida como la distancia que la luz viaja en el vacío en 1/299, 792,458 de un segundo (*). Como la velocidad de la luz es constante, eso quiere decir que esta nueva definición nunca cambiará.

Pero para resolver el problema del kilogramo es un poco más complicado. A los científicos les gustaría expresarlo en términos de la constante fundamental de Planck. La constante de Planck es un pequeño número en desaparición utilizado en cálculos de mecánica quántica a la escala atómica.

Relacionar algo tan pequeño a algo que usted puede sostener en sus manos, como el kilogramo, “no es fácil”, dice Ian Robinson, un físico del National Physical Laboratory (Laboratorio Nacional de Física) del Reino Unido.

La diferencia es “watt”

Richard Steiner y la balanza watt

Algunos investigadores sostienen que la mayor esperanza para la redefinición la representa una escala nueva llamada la balanza watt. “Es fundamentalmente una escala de baño con una calibración muy precisa”, dice Steiner, quien está a cargo de la balanza watt en el NIST.

En vez de utilizar otra masa, la balanza watt mide la masa de un kilogramo en términos de fuerzas eléctricas y magnéticas. Estas fuerzas pueden ser traducidas a un número que está relacionado a la constante de Planck.

La escala es tan sensible que puede detectar cambios tan pequeños como una diez millonésima de un kilogramo. “Si usted hala una hebra de cabello de una persona y la pesa, puede registrar la diferencia”, dice Steiner.

Desafortunadamente, las escalas tan sensibles son sensibles a muchas otras cosas, también. Las cortadoras de pasto, la marea y aun terremotos en el otro lado del mundo pueden cambiar la balanza. Existen además otras fuentes de ruido [eléctrico].

Robinson admite que cuando él comenzó a trabajar con la balanza watt, en los años de 1970, pensó que tomaría entre cinco y seis años para redefinir el kilogramo. Hoy, después de décadas de labor, los científicos creen que están a por lo menos cinco o seis años de establecer un nuevo estándar. Sin embargo, la mayoría tiene la certeza de que el cambio vendrá. Y cuando ocurra, el cilindro de metal en Paris será reemplazado por un número de ocho cifras. Cualquiera que tenga una balanza watt, y mucho tiempo disponible, podrá pesarlo por si mismo.

Mohr dice que el nuevo kilogramo valdrá la pena los problemas. “Los humanos se han preocupado por estándares de masas por miles de años”, agrega. El nuevo número, inalterable, representaría una mejora significativa sobre el pasado: “Yo pienso que estamos haciendo lo correcto”.

(*) La velocidad de la luz en el vacío es precisamente 299,792,458 metros por segundo.

Artículo original This Kilogram has a Weight-loss Problem, traducido por Isaías Medina Ferreira (metransol@yahoo.com)

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