El inicio de una nueva era

Desde mayo de 2019, la masa de un kilogramo ya no se basa en el kilogramo prototipo internacional (IPK) de París. Ahora se define usando constantes físicas fundamentales. METTLER TOLEDO desempeñó un papel decisivo en este cambio histórico.

¿Cuánto pesa exactamente un kilogramo? El Sistema internacional de unidades (SI) ha redefinido hace poco las unidades básicas de medición, que ahora se derivan de constantes físicas fundamentales. 

Hasta ahora, el IPK de París servía como referencia para la masa de un kilogramo. Sin embargo, la masa del cilindro metálico había cambiado con el transcurso de las décadas. La masa del IPK y la de los kilogramos nacionales de todo el mundo se había distanciado de manera incontrolable. Para el mundo de la metrología, esta situación era insostenible.

Cientos de científicos de todo el mundo trabajaron para revisar el kilogramo durante varias décadas. Numerosos empleados de METTLER TOLEDO participaron desde el principio. "Esta es la mayor revolución que ha experimentado la metrología en más de 200 años", afirma Luis Cachon, responsable de Metrología legal en MT.

METTLER TOLEDO realizó una contribución significativa a dos soluciones que respaldan la nueva definición. Por ejemplo, mediante el desarrollo de M_one, un comparador de masas para calibrar masa con los niveles más altos de precisión. Los institutos nacionales de metrología, como el prestigioso Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) de Alemania, usan el M_one para determinar la masa de nuevos objetos de referencia esféricos de silicio ultrapuro. Una ventaja del silicio monocristalino es que su estructura atómica se distribuye de forma uniforme por todo el cristal. Tras medir el volumen y la superficie de una esfera de silicio, los científicos pueden determinar cuántos átomos contiene. En consonancia, el kilogramo puede entonces definirse usando su número de átomos y ya no depende de una masa de referencia local. Los institutos de metrología de todo el mundo que están equipados con esta tecnología pueden imitar este proceso. "Cualquiera que cuente con el equipo puede más o menos producir su propio kilogramo", confirma Javier Levitt, de la División de laboratorio.

Otra forma de definir el kilogramo es usar una balanza de Watt. En el Instituto Federal Suizo de Metrología (METAS) de Berna, los físicos usan una balanza de Watt para comparar la potencia mecánica con la eléctrica. La balanza usa fuerza electromagnética para suspender una masa. Para este experimento, también, se usa una célula de medición de METTLER TOLEDO, junto con el M_one, que es imprescindible para transferir el kilogramo.

Los diversos institutos nacionales de metrología pueden elegir cuál de las dos variantes usar. "En general, trazarlo todo en función de constantes fundamentales de la naturaleza asegura que la unidad del kilogramo sea más estable", afirma Luis Cachon. "Las mejoras de exactitud en términos de determinar la masa están avanzando a la misma velocidad que el progreso tecnológico".

Sin embargo, para los consumidores, no cambiará nada. Esta redefinición no tiene repercusiones en la vida diaria fuera de los institutos de metrología. ¿Pero qué pasará con el kilogramo prototipo internacional después del 20 de mayo? El plan es que siga donde está custodiado: la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM). La estabilidad de su masa seguirá midiéndose de vez en cuando.