Kilos, grados, segundos… La cruzada científica por universalizar las unidades de medida
La comunidad científica aún se encuentra en la búsqueda de un sistema con el que perfeccionar su idioma universal, las unidades de medida, hasta hacerlo homologable en todo el cosmos. Eso implicaría que, si un extraterrestre nos hiciese una visita, podríamos comunicarnos con él haciendo referencias de espacio y tiempo con mayor precisión que ahora. Es decir, haciendo alusión a escalas que sean invariables tanto en la Tierra como en el espacio exterior. No obstante, para sincronizar nuestros relojes con los del resto del universo primero hará falta utilizar medidas basadas en la velocidad de la luz o en las unidades de energía más pequeñas del firmamento.
Un kilo de patatas, 25º en la calle, una hora y media de película… El sistema internacional de unidades forma parte indiscutible de nuestro día a día. Se trata de una de las piezas fundamentales del lenguaje y, por lo tanto, de nuestra forma de entender el mundo. Gracias a la Ilustración, el sistema métrico decimal se extendió como la pólvora por el mundo y ello supuso un gigantesco paso en la globalización de los mercados y el acercamiento entre culturas.
No en vano, había mucho que unificar. Sin ir más lejos, en España a comienzos del XIX, la libra, la unidad de peso más extendida, equivalía a 351 gramos en Huesca. Pero a menos de 400 kilómetros, en Pamplona, una libra pesaba 372 gramos. Y en A Coruña, a 850 kilómetros de allí, unos 575 gramos. Hasta bien entrado el siglo XX (y gracias a los tardíos aires de progreso franceses) nuestro país no estandarizó estas equivalencias para poner cierto orden y concierto en el reino. Hoy, cientos de años después, los científicos creen que estos parámetros de medición se deben seguir universalizando, no solo para mejorar la precisión científica sino también la logística.
A día de hoy la única referencia para el kilogramo estándar es un cilindro de platino-iridio que se encuentra encerrado en una cámara en París. Existen algunas réplicas oficiales alrededor del mundo, pero para calibrar una escala especialmente sensible, habría que viajar a Francia o encontrar un duplicado cerca. Por ello, la comunidad científica hoy busca un material cuya composición no se altere en función de dónde esté, aunque sea en el espacio exterior, y así poder hacer un calibrado sin recurrir a una referencia única en el mundo.
Por eso, desde 1967, el tiempo medido en segundos cambió de punto de partida, puesto que antes se medía en función del giro de la Tierra. Pronto se descubrió que la órbita de nuestro planeta variaba ligeramente de un año a otro, por lo que se trataba de un reloj imperfecto y los satélites erraban al enviar sus comunicaciones coordinadas con la Tierra. Por ello, se estableció un cálculo de acuerdo a las propiedades de un átomo de cesio. Cuando este átomo es iluminado con una luz láser en unas condiciones específicas, emite una radiación de microondas que siempre es la misma sin importar donde o cuando se haga tal experimento.
La Conferencia General de Pesos y Medidas (CGPM) estableció oficalmente el segundo como unos 9.192.631.770 ciclos de esa onda. Desde entonces, los científicos han definido la velocidad de la luz como un medidor universal inquebrantable y han buscado basar sus calibrados en referencias invariables de la naturaleza. Por ello, en estos momentos están trabajando en volver a estandarizar algunas unidades como el kilogramo o el kelvin, el equivalente al grado Celsius, midiendo constantes fundamentales con mayor precisión que nunca.
Investigadores de todo el mundo presentaron en julio sus nuevas mediciones a científicos del CGPM, y estos a finales del año determinarán cual será el nuevo plan para cada unidad. Esta nueva ola de estandarización en las medidas tiene su razón de ser en el universo, pues se espera que a partir de este (y no de las imprecisas manos humanas) se restablezcan los termómetros y escalas que manejamos a día de hoy.
La constante de Planck, un valor equivalente en todas partes
Si, tal y como explicábamos anteriormente, durante casi 130 años el kilogramo ha estado calibrado en comparación a un cilindro perfectamente pulido de París, a partir del próximo mes de noviembre se calculará a partir de la constante de Planck. Se trata de un número asociado a las unidades de energía más pequeñas del universo y, para medir la constante, se utiliza un instrumento conocido como la balanza de Kibble, originalmente llamada de equilibrio de vatios.
Esta balanza utiliza fuerzas electromagnéticas para equilibrar una masa de un kilogramo. Las fuerzas electromagnéticas las proporciona una bobina de alambre intercalada entre dos imanes permanentes. El caso es que cualquier unidad de masa puede calcularse a través de la constante de Planck.
Aun así, no hay que preocuparse, ya que los valores obtenidos por esta constante están tan cerca de los actuales que no hará falta tirar ninguna balanza de la cocina o el baño. Lo más positivo de esta nueva estandarización será que se podrá hacer un experimento en cualquier parte para medir y calcular un kilogramo estándar. En otras palabras, la receta para hacer y medir un kilogramo estándar ahora será de libre acceso para todos y no dependerá de ningún cilindro de museo. De alguna manera se recoge el espíritu de la Revolución Francesa y la Ilustración en busca de la igualdad y la fraternidad, también cuando se trata de medir un kilo.
No obstante, este comité no se ocupa sólo de masas. Además, el año próximo el grado kelvin será definido por un número conocido como la constante de Boltzmann, que relaciona el movimiento de átomos individuales a una temperatura determinada. Supone un avance importante, puesto que de momento el kelvin se define midiendo el punto triple del agua: una temperatura para la que, a determinada presión, el hielo, el vapor y el agua líquida pueden coexistir. Pero este estándar de temperatura requiere de una muestra de agua preparada con precisión, con isótopos específicos y un vidrio cuidadosamente limpio. Las constantes naturales, en cambio, precisan más de estadística que de la mano del hombre.
Al final detrás de estas investigaciones no solo existe una sed de conocimiento científico, sino de justicia: el objetivo es que seamos todos iguales a los ojos de una balanza. Y, aunque suene a broma, esta nueva estandarización será un paso más hacia el comercio justo, ya que ni el átomo de cesio, ni la constante de Planck fueron inventos del ser humano, sino obra de la naturaleza. Se trata de bloques de construcción básicos e inalterables, donde quiera que estés en el universo: ya sea en un laboratorio en Bilbao o en la Estación Espacial Internacional, la constante de Planck tendrá el mismo valor. Algo que algún día podría ser de gran utilidad en la diplomacia y el comercio intergaláctico.
Con información de Hoja de Router y Wired. Imágenes de Matina TR, Wikipedia Commons y Leonardo Pallota.
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