Publicado: 11.07.2016 07:28 |Actualizado: 11.07.2016 11:12

El kilogramo se adentra en el mundo cuántico

Un premio Nobel de Física explica en el foro de Lindau la base de la inminente reforma del Sistema Internacional de Unidades.

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El kilogramo se adentra en el mundo cuántico

Prototipo de kilogramo guardado bajo llave en las afueras de París.-BIPM

MADRID.- “¿Cuándo descubriste el efecto que lleva tu nombre, a los 20 años?”, le pregunta un premio Nobel de Física a otro premio Nobel de Física, desde el escenario del teatro municipal de Lindau, en Alemania. “A los 22”, contesta el aludido, sentado en primera fila, tras pensarlo unos segundos. No se trataba de rememorar por rememorar. Lo que Klaus von Klitzing (alemán, 73 años), estaba explicando es que tanto su descubrimiento premiado -el efecto Hall cuántico- como el de Brian Josephson (británico, 76 años) -el efecto Josephson- se están utilizando 50 años después para redefinir el Sistema Internacional de Unidades (SI), un proceso a punto de concluir. Un ejemplo más de la importancia de la ciencia básica, y de la juventud en su desarrollo.

El nuevo kilogramo, la unidad de masa, dejará de ser un cilindro de iridio y platino para adentrarse en el mundo cuántico y también se redefinirán sobre constantes físicas el amperio, el kelvin y el mol. El resto de las siete unidades básicas, -el segundo, el metro y la candela, que ya se basan en constantes físicas - mantendrá la definición. Falta ya poco para que se produzca este hito en el establecimiento de los patrones que permiten que el mundo funcione. Previsiblemente se adoptará en un congreso de especialistas en 2018 y será el primer gran cambio en el SI desde 1960.



Josephson y Von Klitzing son solo dos de los 29 premios Nobel que han participado este año en el foro de Lindau, una ocasión anual de encuentro de los laureados con jóvenes científicos en el lago Constanza que va por la edición número 66 y esta vez se dedicó a la física. Este año acudieron más de 400 jóvenes investigadores, de 80 países, entre ellos nueve del Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España.

Von Klitzing hizo reír a su joven audiencia cuando mostró un vídeo de la ceremonia anual durante la cual tres personas muy serias, cada una de las cuales porta una llave, bajan a la cámara de la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM) en Sèvres (Francia) en la que se guarda el prototipo de kilogramo (un cilindro de platino e iridio) para comprobar que sigue allí, bajo campanas protectoras de cristal. Este viejo kilogramo data de 1879 y se ha quedado muy antiguo. “No existía hasta ahora una definición del kilogramo que sea independiente de este objeto, que se ha comprobado que ha perdido masa debido a los gases que se difunden desde él, se ha contaminado e incluso tiene un arañazo”, comentó Von Klitzing. “El nuevo sistema de unidades nada cambiará en nuestra vida diaria pero el mundo será más estable y seguro”, añadió.

Klaus von Klitzing, premio Nobel de Física, muestra un esquema del Sistema Internacional de Unidades en el foro de Lindau.-J. NIMKE/LINDAU NOBEL LAUREATE MEETINGS

Klaus von Klitzing, premio Nobel de Física, muestra un esquema del Sistema Internacional de Unidades en el foro de Lindau.-J. NIMKE/LINDAU NOBEL LAUREATE MEETINGS

El proceso para redefinir el kilogramo empezó hace muchos años ya, pero los cambios siempre llevan tiempo en el campo de la metrología. Las nuevas unidades se basarán en la constante de Planck, la carga eléctrica elemental, la constante de Boltzmann y la constante de Avogadro y medirlas con precisión, especialmente la de Planck y la de Avogadro, ha sido el objetivo de intrincados proyectos de investigación en las últimas décadas. Parece que ya existe consenso sobre su valor con un altísimo grado de precisión y se puede avanzar en la redefinición del Sistema Internacional de Unidades.

Terry Quinn, un prestigioso metrólogo ya jubilado, lleva desde los años noventa abogando por el cambio. “Es un poco ridículo en esta época, porque no es solo la masa la que depende del prototipo. Es toda la energía, toda la fuerza, todas las unidades que están ligadas de alguna manera al kilogramo”, recordó hace unos años. Y es que las unidades básicas se relacionan entre sí. El metro, por ejemplo, se define por la distancia que recorre la luz en una fracción determinada de segundo y ya estableció Einstein la relación entre energía, masa y velocidad de la luz.

De las siete básicas derivan muchas otras unidades en el SI, 22 de las cuales, como el voltio, el vatio o el ohmio tienen nombre propio y forman un sistema coherente con las básicas, pero este no es el caso de las unidades cuánticas, incluida la constante que lleva el nombre de Von Klitzing. “Las unidades cuánticas están fuera del SI pero la reforma del sistema coordinará los dos mundos”, recordó el premio Nobel en Lindau.

¿Cómo se plasmaría el nuevo kilogramo? En realidad, cualquier laboratorio podría “construir” un kilogramo como medida de referencia con la nueva definición, pero existe la propuesta de que tome la forma de una esfera de silicio ultrapuro.

“La innovación depende de la transferencia de conocimiento, la inspiración y la colaboración”, recordó Bettina Bernadotte, presidenta del consejo del Foro de Premios Nobel de Lindau, en la inauguración del evento el pasado 26 de junio. Al acto asistieron el presidente de Austria, el tercer país de la Unión Europea en inversión en I+D respecto al PIB, el presidente de Singapur y la ministra alemana de Educación e Investigación.