Allanando el camino para transformar el sistema de medición del mundo, un grupo de trabajo internacional ha determinado valores actualizados para cuatro constantes fundamentales de la naturaleza. Los valores actualizados comprenden la última pieza científica del rompecabezas para redefinir el sistema métrico moderno, conocido como el Sistema Internacionalde Unidades SI. Si un organismo internacional lo aprueba el próximo año, el SI revisado permitirá realizar mediciones autorizadas en cualquier parte del planeta.
Los ajustes a las constantes son pequeños y no afectarán la vida cotidiana. Pero un SI revisado basado completamente en valores precisos de estas constantes respalda la ciencia y el comercio y garantiza mediciones uniformes y precisas que se escalan sin problemas desde casi infinitesimal a enormes.
Basado en mediciones de vanguardia de científicos de todo el mundo, los valores actualizados de las constantes fueron preparados por el Grupo de Tareas sobre Constantes Fundamentales TGFC del Comité de Datos para Ciencia y Tecnología CODATA.los nuevos valores han sido aceptados para su publicación en la revista Metrologia .
El 20 de octubre, el Comité Internacional de Pesas y Medidas CIPM presentó una resolución recomendando la redefinición de la IS a la Conferencia General de Pesas y Medidas CGPM, el organismo oficial que realiza cambios en la IS. En noviembre de 2018, la CGPM votará formalmente sobre la adopción del sistema revisado. La CGPM incluye a miembros de docenas de naciones, incluidos los Estados Unidos y otros signatarios de la Convención del Metro, el tratado de 1875 que estandarizó las unidades de medida a nivel internacional.
En el mundo de las mediciones, un SI basado en constantes fundamentales provocará un cambio. Hasta ahora, el CODATA TGFC actualizó los valores de las constantes cada cuatro años, más recientemente en 2014, y produjo esta actualización especial para las cuatro constantes.este año en anticipación del SI actualizado.
"Los valores de estas cuatro constantes ya no cambiarán", dijo Peter Mohr, científico del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST y miembro del CODATA TGFC. Los valores serán fijados y expresados como exactosLos valores, dijo, así como la velocidad de la luz se define actualmente como un valor exacto. Esto a su vez permitirá a los científicos centrarse en mediciones que comparan otras cantidades importantes con las constantes.
Junto con las constantes previamente aceptadas, los valores actualizados redefinirían las siete unidades base del SI, que incluyen el kilogramo la unidad de masa, el kelvin la unidad de temperatura y el amperio la unidad de corriente eléctrica.
Desde 1889, el kilogramo ha sido definido por un cilindro de platino-iridio almacenado en Francia, conocido como el prototipo internacional del kilogramo, o "Le Grand K". Los científicos de todo el mundo han tenido que viajar a Francia y compararlas copias de sus países del kilogramo al original para establecer mediciones de masa precisas en sus naciones.
Mientras tanto, la temperatura se ha definido en términos del "punto triple" en una celda de vidrio sellada de agua. El punto triple es la temperatura a la cual el agua, el hielo y el vapor de agua existen en equilibrio. Sin embargo, el agua en estas celdas puedecontienen impurezas químicas que pueden cambiar la temperatura del punto triple a valores inexactos. Y las mediciones de temperaturas más altas o más bajas que el punto triple del agua son intrínsecamente menos precisas.
Las constantes actualizadas incluyen la constante de Boltzmann que relaciona la temperatura con la energía y la constante de Planck que puede relacionar la masa con la energía electromagnética, la carga del electrón y la constante de Avogadro la cantidad que define un mol de una sustancia.
"No hay cambios dramáticos. La constante de Boltzmann es muy consistente con los valores anteriores", dijo Mohr. "Los expertos en temperatura solicitaron ocho dígitos para la constante y el último dígito resultó ser 0", relató, una situación divertidapara los metrólogos, ya que pueden obtener la precisión de ocho dígitos significativos al tener que usar solo siete.
"Hay una variedad de formas de determinar la temperatura, pero la nueva definición será muy útil para medir temperaturas muy calientes y muy frías lejos del punto triple del agua", dijo David Newell, presidente del grupo de tareas CODATA, del NIST.
La constante de Planck se ha desplazado hacia abajo 15 partes por mil millones desde su valor anterior, debido a los nuevos datos recopilados desde 2014. La constante de Planck se determinó mediante dos técnicas experimentales, conocidas como el equilibrio de Kibble y el método Avogadro. Todas las medicionesque se usaron para determinar el nuevo valor de Planck cumplió con las pautas internacionales previamente acordadas para niveles de precisión y consistencia entre sí.
La constante de Planck se puede usar para definir el kilogramo, y el uso de una constante fundamental para definir la masa resolverá muchos problemas, dijo Newell. La masa debe medirse en una escala muy grande, desde un átomo a un producto farmacéutico a un rascacielos ".En el extremo inferior, actualmente usa un tipo de física para determinar la masa; en el extremo superior, usa otro tipo de física ", dijo.
Pero la constante de Planck proporcionará una forma consistente para definir la masa en todas estas escalas, con cualquier método de laboratorio que se use para medir la masa.
"No importa qué método uses. Una constante es una constante", dijo Mohr.
El sueño es usar la constante de Planck para la masa de la misma manera que la luz se usa para medir la distancia. En el SI, la velocidad de la luz ya se usa para definir el medidor, la unidad de longitud ". Usas la luz paramida la distancia a la Luna o la distancia entre los átomos de silicio ", dijo. El cambio a un SI revisado pretende ser perfecto para casi todos en el mundo.
"Todo está diseñado para no tener ningún impacto en la persona promedio", dijo Mohr.
Pero se espera que un SI basado en las nuevas constantes cambie el mundo de la metrología.
Le Grand K en Francia ya no definirá exactamente un kilogramo. En cambio, es probable que tenga una masa ligeramente menor o ligeramente mayor que un kilogramo, hasta 10 partes por billón de incertidumbre.
El voltio también cambiará, ya que la constante de Planck también ayudará a definirlo en el SI revisado. Un voltio basado únicamente en las constantes fundamentales será muy ligeramente más pequeño, aproximadamente 100 partes por billón, que la realización científica actual deel voltio, establecido en 1990. Por lo tanto, los laboratorios de metrología de nivel superior deberán recalibrar sus mediciones de voltaje de alta precisión.
"Las personas que realicen mediciones de alta precisión notarán el cambio", dijo Mohr.
Es por eso que el lanzamiento oficial del SI revisado está programado para el 20 de mayo de 2019, en el Día Mundial de la Metrología, para dar tiempo a los metrólogos de alta gama a adaptarse a los nuevos valores.
"Es un cambio de paradigma filosófico más amplio", dijo Mohr.
"Cuando la velocidad de la luz se convirtió en un número fijo, los investigadores dejaron de medir la velocidad de la luz. Se centraron en darse cuenta del medidor. Es lo mismo con la constante de Planck. Ya no va a medir la constante de Planck. Ustedvamos a realizar estándares de masa y eléctricos con mayor precisión "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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