METROLOGÍA: SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES Y LA REVOLUCIÓN CUÁNTICA

Saludos nuevamente público de steemit, continúo con mis artículos sobre Metrología, la ciencia de las mediciones y sus aplicaciones. Esta vez seguimos con el tema de las unidades del sistema internacional SI y su evolución (o revolución cuántica). Como comentaba en el post anterior las magnitudes físicas, químicas, temporales, espaciales y “energéticas” no son mas que convenios o acuerdos entre humanos que decidimos establecer cuanto “valen” y como se definen o materializan. La magnitud del kilogramo habíamos señalado como el acuerdo que más ha perdurado en el tiempo (129 años), la cual consiste en la materialización de un cuerpo de platino e iridio (90% - 10%) de un volumen tal que su masa equivale a “un kilogramo” y el mismo esta depositado en el Buro Internacional de Pesas y Medidas BIMP en Sèvres, en France.

FIGURA 1

Hoy en día con los nuevos avances científicos y tecnológicos que la humanidad ha logrado, los conceptos materializados como el kilogramo dejan de tener utilidad a la sazón de los nuevos descubrimientos de nuestro universo. Desde que Albert Einstein cambio la visión de la física clásica (o mecanicista) a una física “fantástica” (o cuántica) la Metrología ha tenido que redefinir sus magnitudes a conceptos más tangibles a nuestros conocimientos. Haber descrito y definido a la gravedad como un fenómeno geométrico espacial- temporal es un logro que todavía después de más de siglo es difícil de comprender para gran parte de nosotros, pero es un hecho innegable. Más aun en la actualidad donde se teoriza sobre la posibilidad que nuestro universo no este formado por materia y energía (lo cual muchos saben es lo mismo, E= m c²) sino de información, más increíble aun suponer al universo como un holograma, del cual podemos obtener información. Siendo la obtención de esta información los fenómenos físicos que observamos del universo.

Dicho esto, la Metrología decidió redefinir o mejorar la información que obtenemos de muestras mediciones del universo, estableciendo algunos elementos universales considerados como “constantes” en todo el universo que comprendemos. Es por ello que en la resolución número uno de la CGPM en su 24ª reunión de 2011, se proponen redefinir el kilogramo, el amperio, kelvin y mol a valores numéricos “exactos” de las constantes de Planck; h, carga elemental; e, constante de Boltzamann k y constante de Avogadro; N_A respectivamente. Para el 2014 la misma CGPM en su 25ª reunión reconoce que los avances científicos logrados todavía no permitían adoptar a: h, e, k y N_A por no conocerse sus valores con exactitudes mejores que las definiciones vigentes del SI. Y por tal motivo instaban a instituciones científicas a continuar sus esfuerzos para obtener mejores datos (con menores incertidumbres) de estas contantes universales.

Los criterios acordados por el CIPM y CGPM para poder aprobar el nuevo SI, basado en las constantes universales mencionado son que dichas constantes tengas incertidumbres menores que las del SI actual y para el caso de la masa de:

Que al menos tres experimentos independientes, incluyendo la Balanza de de potencia de Kibble y la esfera de Silicio permitan determinar el valor de h con una incertidumbre menor a 5 x 10^-8.
Que se compare el actual patrón del kilogramo internacional (BIMP) con el nuevo juego de masas utilizada en la balanza de Kibble y con la esfera de Silicio, conforme a las normas del CIPM.
Las posteriores circulaciones del kilogramo sean validadas conforme a los principios de Acuerdo de Reconocimiento Mutuo del CIPM.

Ahora bien, parece que este noviembre tendremos la aprobación de las nuevas definiciones y mejoras realizadas al SI. Por lo menos se reunirán para decidir si se cumplieron con los criterios señalados y otros no mencionados en este post. En todo caso para el 2019 se tiene pensado establecer las siguientes constantes universales:

FUENTE; BIPM --> what?

Estas constantes universales permitirán a la Metrología re-definir nuevamente todas la unidades fundamentales del SI sin afectar las unidades derivadas de ellas. Sus ventajas radican en:

a) Las definiciones del SI, no dependerán de material alguno, sustancia o técnica de medición.

b) Las definiciones del SI podrán ser consideradas validas en todo el Universo conocido y entendido por los humanos.

Y serán estables en el tiempo, salvo que la estructura física del universo cambie.

En la siguiente tabla se podrá ver las nuevas definiciones del SI, siendo la longitud y el tiempo las únicas que no han sufrido cambios sustanciales, solo algunas modificaciones y ajustes a las condiciones de la medida.

FUENTE; BIMP

Como podemos observar estas definiciones parecen tomadas de una película de Star Trek y dictaminadas por Mr. Spock . La ciencia avanza cada día más rápido para la mayoría de los mortales de este planeta. Y es inevitable que muestra mejor comprensión del universo tenga implicaciones en nuestra cotidianidad diaria. Pero estas nuevas definiciones tiene sus complicaciones científicas que pueden causar otros tipos de dolores de cabeza. Si bien William Phillips reclamaba que el patrón del kilogramo solo ha sido sacado un puñado veces del laboratorio de BIMP en dos siglos, la democratización del kilogramo como el bien lo dice, a mi parecer, no es muy fácil de materializar (lograr) por países pocos desarrollados. Pero la critica más interesante la hace Price, Gary (2011). A skeptic's review of the New SI, indicando que las definiciones circulares de las unidades hacen imposible detectar cualquier cambio en las constantes fundamentales universales. En la siguiente figura podemos ver la interrelación entre las unidades, antes y después de los cambios propuestos, tomado de wikipedia

En el próximo post, hablaremos del cambio fundamental de la masa y de la ciencia detrás de esta definición.

Hasta pronto mis queridos colegas científicos, espero que les haya gustado

PIXABAY

SALUDOS DESDE VENEZUELA

FIGURA 1: WIKIPEDIA