Sociedad

Llega el nuevo kilo: ¿Nos afectará?

Carmina de la Luz Ramírez 24 / Oct / 18
¿Se imagina que en lugar de pedir que le den un kilo de tortillas, pida la masa que corresponde a la constante de Planck dividida entre 6.62607015 x 10-34 m-2s? En noviembre de 2018, durante la Conferencia General de Pesos y Medidas, los metrólogos decidirán si el kilogramo continuará o no siendo como lo conocemos hasta hoy. ¿Qué cambiará para el ciudadano de a pie?  

Para doña Rita y el señor Saúl el kilogramo es uno de los pilares de su día a día. Al frente de la economía familiar, ella compra con precisión solo los kilos de tortilla que necesita, ni más ni menos. Él, por su parte, se ha ganado la confianza de los clientes en su recaudería gracias a que siempre les vende las cantidades que le solicitan, más el acostumbrado pilón. ¿Qué pensarían Rita y Saúl si les dijeran que a partir de noviembre de este año el kilo ya no será el kilo?

En realidad, el asunto debería importarnos a todos, pues de acuerdo con el Dr. Víctor José Lizardi Nieto, Director General del Centro Nacional de Metrología (CENAM) en México, “todos medimos; desde ver la hora por la mañana, al cargar gasolina, cuando compramos productos en el súper mercado y cuando llevamos el coche al verificentro para revisar que no exceda el límite permitido de emisiones de gases, y todo eso lo hacemos con la seguridad otorgada por la metrología… la metrología tiene un gran impacto en la sociedad porque da sustento y certeza técnica muchas decisiones que tienen que ver con el bienestar”.
 
Lo que no se mide, no se puede mejorar
De no ser por la metrología moderna, cada país y cada persona mediría las magnitudes —como la longitud, el tiempo o la masa (que comúnmente conocemos como peso)— de manera diferente. Es gracias a esta disciplina, también llamada la ciencia de las mediciones, que todo el mundo entiende lo mismo por kilogramo, metro o litro; y al estar todos de acuerdo pueden existir cosas como el comercio internacional y la economía global.

Las otras ciencias y el desarrollo tecnológico también dependen de la metrología. Por ello, expertos como María Dolores del Campo y José Ángel Robles, del Centro Español de Metrología, la consideran “una disciplina situada horizontalmente en la base del conocimiento”. En efecto, nada progresaría sin los avances en la capacidad de medición. ¿Qué sería de industrias como la farmacéutica o la agropecuaria, por citar dos ejemplos, si no existiera certeza en las mediciones? Hay que decirlo. La metrología está en todo.

La metrología tiene un gran impacto en la sociedad porque da sustento y certeza técnica muchas decisiones que tienen que ver con el bienestar”

Los patrones de ayer
Fue el 20 de mayo de 1875 cuando 17 naciones firmaron en París, Francia, el Tratado del Metro. Como resultado, se creó la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM, por sus siglas en francés), donde se resguardan las referencias (patrones) que aseguran que las mediciones sean uniformes en todo el mundo; el Comité Internacional de Pesas y Medidas, que vigila dicha uniformidad, y la Conferencia General de Pesas y Medidas, evento organizado cada cuatro años para la toma de decisiones en materia de metrología.

El Tratado tuvo otro resultado importante: el reemplazo de los patrones del metro y el kilogramo, pues los anteriores tenían más de 70 años de antigüedad y su interacción con el ambiente los había modificado. Los sustitutos, hechos de una aleación de platino e iridio —material que difícilmente se altera ante variaciones de temperatura, por ejemplo— fueron prácticamente los primeros patrones mundiales de medición.

Todos los signatarios del Tratado del Metro de 1875 pensaron que con ese cambio se aseguraría la invariabilidad de la longitud y la masa. Nunca imaginaron que, con los años y el avance de la ciencia, estos objetos dejarían de ser referencia, convirtiéndose en piezas de museo.
 

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El kilogramo mexicano
México firmó el Tratado del Metro en 1890, y entonces recibió su primer kilogramo -la copia exacta número 21 del prototipo de París-, convirtiéndose este en el patrón nacional a partir del cual se ha diseminado la exactitud de las mediciones de masa en todo el territorio. Este objeto se encuentra en las oficinas del Centro Nacional de Metrología, en Querétaro, “organismo mexicano que honra el Tratado del Metro y que brinda coherencia a las mediciones que se realizan en la industria y en las empresas de servicio en el país”, según palabras de su director general.

En la actualidad se puede afirmar que nuestro país es muy activo en metrología. Desde 1992 cuenta con una Ley Federal de Metrología y Normalización que rige, entre otros aspectos, las tareas del CENAM, asegurando que este Centro no solo brinde servicio, sino que también lleve a cabo investigación y experimentación.

La principal motivación de todo este trabajo ha sido uniformar las mediciones para la equidad comercial. “Así, la persona que compra puede confiar en que lo que le están vendiendo equivale exactamente a lo que está pagando, y viceversa”, dice el Dr. Lizardi. A partir de los patrones nacionales, se elaboran patrones secundarios que se encuentran en otros laboratorios. México cuenta con alrededor de 700 laboratorios autorizados para calibrar los instrumentos con los que se hacen las mediciones, pues contar con aparatos adecuados es igual de importante que contar con referencias exactas.
 

El nuevo kilo equivaldría a la constante de Planck dividida entre 6.62607015 x 10-34 m-2s, y la manera de medir las masas que respeten esta expresión sería mediante dos experimentos que en conjunto reciben el nombre de balanza de Watt.
Foto: El físico Richard Steiner con la balanza de Watt. Crédito: Archivo Steiner
 

Un nuevo paradigma
La primera gran revolución de la metrología moderna sucedió en 1960, con la creación del Sistema Internacional de Unidades, el cual consta de 7 unidades base (metro, kilogramo, segundo, amperio, kelvin, mol y candela) y una larga lista de unidades derivadas. Este evento diversificó las motivaciones de la metrología que hasta ese momento habían sido eminentemente mercantiles. ¿Por qué ahora los especialistas consideran necesario redefinir dichas unidades?

“Así, la persona que compra puede confiar en que lo que le están vendiendo equivale exactamente a lo que está pagando, y viceversa”

Para responder la pregunta hay que tener claros tres conceptos fundamentales en metrología: magnitud, unidad de medida y patrón. La magnitud es cualquier propiedad que se pueda medir, como la estatura de una persona. Estefanía Mirandés, Secretaria Ejecutiva del Comité Consultivo de Unidades de la BIPM, dice que “medir es comparar cuantitativamente una magnitud de valor desconocido con una magnitud de referencia”. Dicha referencia es el patrón, que a su vez depende cantidad estandarizada, la unidad. Por ejemplo, la masa es una magnitud, su unidad es el kilogramo y su patrón es el cilindro de platino e iridio que está en París. Pero, ¿quién decidió que dicho sistema sería así? En realidad, se trata de un asunto totalmente arbitraria.
Lo que ahora desean los metrólogos es que las unidades respondan a constantes de la naturaleza. De esta manera, la existencia de las unidades de medida sería independiente hasta de la propia humanidad, y sus valores de referencia serían experimentos capaces de replicarse en cualquier lugar de la Tierra, Marte o en la Estación Espacial Internacional.
 
¿Por qué es necesario redefinir el kilo?
De acuerdo con un reportaje de Elizabeth Gibney para la revista Nature, continuar definiendo el kilogramo a partir de un objeto, implica varios problemas. Uno de ellos tiene que ver con el cambio, pues los objetos pueden perder o ganar masa fácilmente. Esto ha sucedido con algunas réplicas del patrón internacional, las cuales han ganado hasta 50 microgramos a lo largo de un siglo. Otro problema está relacionado con las mediciones a escala. Por ejemplo, los metrólogos han observado que entre más pequeñas son las masas que se miden (de miligramos para abajo), más alejados están los valores obtenidos respecto al valor real.

Errores de este tipo se evitarían redefiniendo al kilogramo con base en la constante de Planck, un valor central en la teoría de la mecánica cuántica que siempre es el mismo. De esta forma, el nuevo kilo equivaldría a la constante de Planck dividida entre 6.62607015 x 10-34 m-2s, y la manera de medir las masas que respeten esta expresión sería mediante dos experimentos que en conjunto reciben el nombre de balanza de Watt.

Medir es comparar cuantitativamente una magnitud de valor desconocido con una magnitud de referencia"

Este instrumento mide la corriente necesaria para soportar un peso, determinando así la masa de la muestra. Es decir, si la muestra es un kilogramo, la balanza lo define de forma indirecta, en términos de corriente y voltaje, analizando los valores necesarios para contrarrestar la fuerza generada por esa cantidad de masa. Dado que las unidades que definen la corriente eléctrica y el voltaje se encuentran definidas en función de constantes fundamentales  (La velocidad de la luz y la constantes de Planck), la unidad de masa queda definida en función de constantes que no pueden variar.

De las leyes de la física a la recaudería
El cambio de paradigma en la metrología no es algo nuevo. Fue en 1967 cuando el segundo pasó de ser una fracción de la duración promedio de un año solar a estar definido por el comportamiento constante de un átomo de cesio. Seis años después, el metro también fue replanteado; ahora ya no se entiende como una diezmillonésima parte de la distancia que hay entre uno de los polos y el ecuador terrestre lo largo de un meridiano, sino como la distancia que recorre la luz en el vacío en un tiempo de 0.000000003335641 segundos.

Esta revolución no es otra cosa que dejar de medir a la naturaleza para permitir que ella nos mida a nosotros. Si en noviembre se redefine el kilogramo, el kelvin y el mol -las unidades base de masa, temperatura y cantidad de sustancia, respectivamente-, los más beneficiados serán los científicos, quienes requieren de un alto nivel de precisión para sus mediciones, en cualquier lugar y a cualquier escala. Sin embargo, las compras cotidianas de doña Rita y la relación del señor Raúl con sus clientes no se verán afectadas. Ella seguirá verificando que la báscula indique la cantidad que solicitó en el mostrador, y él añadirá el acostumbrado pilón una vez que el instrumento haya marcado lo que el cliente pidió.
 

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Autor: Carmina de la Luz Ramírez