La forma en que definimos los kilogramos, metros y segundos cambios hoy

La forma en que definimos los kilogramos, metros y segundos cambios hoy Una nueva norma define el kilogramo a partir de hoy. Shutterstock / Piotr Wytrazek

Medimos cosas todo el tiempo: cuánto tiempo, qué tan pesado, qué tan caliente, etc., porque necesitamos para cosas como el comercio, la salud y el conocimiento. Pero asegurarse de que nuestras medidas comparen manzanas con manzanas ha sido un desafío: cómo saber si mi peso en kilogramos o la longitud del medidor es la misma que la suya.

Se han realizado intentos para definir las unidades de medida a lo largo de los años. Pero hoy - Dia internacional de la metrologia - ve el revisión completa De esas normas entran en juego.

No notará nada, no será más pesado ni más ligero que ayer, porque la transición se ha realizado para que sea perfecta.

Solo las definiciones de las siete unidades base del SI (Système International d'Unités, o el Sistema Internacional de Unidades) ahora son completamente diferentes a los de ayer.

La forma en que definimos los kilogramos, metros y segundos cambios hoy Nuevas definiciones de los estándares (SI) para el kilogramo (kg), metro (m), segundo (s), amperio (A), kelvin (K), mol (mol) y candela (cd). BIPM, CC BY-ND

Cómo solíamos medir

Los humanos siempre han podido contar, pero a medida que evolucionamos, pasamos rápidamente a medir longitudes, pesos y tiempo.

Los faraones egipcios hicieron que se construyeran pirámides basadas en la longitud del antebrazo real, conocido como el Royal Cubit. Esto fue guardado y promulgado por sacerdotes ingenieros que mantuvieron la norma bajo pena de muerte.

La forma en que definimos los kilogramos, metros y segundos cambios hoy Metrología en acción: pesar las almas de los muertos y el Cubit Real Egipcio (la vara negra). Brynn Hibbert

Pero el codo no era una unidad fija con el tiempo: era aproximadamente medio metro, más o menos unas pocas decenas de milímetros según la medida de hoy.

La primera sugerencia de un conjunto universal de medidas decimales fue hecha por John Wilkins, en 1668, entonces Secretario de la Royal Society en Londres.

El impulso para hacer algo práctico vino con la Revolución Francesa. Fueron los franceses quienes definieron los primeros estándares de longitud y masa, con dos estándares de platino que representan el medidor y el kilogramo en junio 22, 1799, en los Archivos de la República en París.

Normas acordadas

Los científicos respaldaron la idea, el matemático alemán Carl Friedrich Gauss estaba particularmente interesado. Representantes de las naciones 17 se unieron para crear el Sistema Internacional de Unidades firmando el Convenio convenio metro de mayo 20, 1875.

Francia, cuya reputación callejera había sido golpeada en la guerra franco-prusiana y no era el poder científico que una vez fue, ofreció un castigado castillo en el Bosque de Saint-Cloud como hogar internacional para el nuevo sistema.

La forma en que definimos los kilogramos, metros y segundos cambios hoy BIPM, hogar de la SI. Brynn Hibbert (2012)

El Pabellón de Breteuil todavía alberga la Oficina Internacional de Poids et Mesures (BIPM), donde reside el Prototipo Internacional del Kilograma (de aquí en adelante el Big K) en dos cajas fuertes y tres campanas de vidrio.

El Big K es un bloque pulido de platino-iridio utilizado para definir el kilogramo, contra el cual se miden en última instancia todos los kilogramos de peso. (El original solo se ha pesado tres veces contra una cantidad de copias casi idénticas).

La forma en que definimos los kilogramos, metros y segundos cambios hoy Prototipo internacional del kilogramo (el Big K). Fotografía cortesía del BIPM.

Los británicos, que habían sido prominentes en las discusiones y habían proporcionado el kilogramo de platino-iridio, se negaron a firmar el Tratado hasta 1884.

Incluso entonces, los científicos solo utilizaban el nuevo sistema, y ​​la vida cotidiana se medía en unidades imperiales tradicionales, como libras y onzas, pies y pulgadas.

Los Estados Unidos firmaron el Tratado ese día, pero luego nunca lo implementaron, aferrándose a su propia versión del sistema imperial británico, que aún hoy en su mayoría usa.

Sin embargo, los EE. UU. Pudieron haber arruinado esa decisión en 1999 cuando el Mars Climate Orbiter (MCO) desapareció en acción. los informar sobre el incidente, curiosamente llamado un "percance" (que costó US $ 193.1 millones en 1999), dijo:

[…] La causa principal de la pérdida de la nave espacial MCO fue el hecho de no utilizar unidades métricas en la codificación de un archivo de software terrestre, “Fuerzas pequeñas”, utilizado en modelos de trayectoria.

Esencialmente, la nave espacial se perdió en la atmósfera de Marte al entrar en órbita más baja de lo planeado.

Las nuevas definiciones de SI

Entonces, ¿por qué el cambio de hoy? Los principales problemas con las definiciones anteriores fueron, en el caso del kilogramo, no eran estables y, por la unidad de corriente eléctrica, el amperio, no se pudo realizar.

Y a partir de pesajes contra copias oficiales, creemos que el Big K estaba perdiendo masa lentamente.

Todas las unidades ahora se definen de una manera común utilizando lo que BIPM llama "constante explícita”Formulación.

La idea es que tomemos una constante universal, por ejemplo, la velocidad de la luz en el vacío, y a partir de ahora fijemos su valor numérico en nuestro valor mejor medido, sin incertidumbre.

La realidad es fija, el número es fijo y las unidades ahora están definidas.

Por lo tanto, necesitamos encontrar siete constantes y asegurarnos de que todas las mediciones sean coherentes, dentro de la incertidumbre de la medición, y luego comenzar la cuenta regresiva hasta hoy. (Todos los detalles técnicos son disponible aquí.)

Australia participó en la creación del objeto macroscópico más redondo de la Tierra, una esfera de silicio utilizada para medir el Constante de avogadro, el número de entidades en una cantidad fija de sustancia. Esto ahora define la unidad SI, mole, usada en gran parte en química.

La forma en que definimos los kilogramos, metros y segundos cambios hoy Walter Giardini, del National Measurement Institute Australia, sostiene una esfera de silicona como parte del proyecto Avogadro. Brynn Hibbert

De la norma al artefacto.

¿Qué pasa con el Big K, el kilogramo estándar? Hoy se convierte en un objeto de gran importancia histórica que puede ser pesado y su masa tendrá una incertidumbre de medida.

A partir de hoy, el kilogramo se define utilizando la constante de Planck, algo que no cambia desde la física cuántica.

Sin embargo, el desafío ahora es explicar estas nuevas definiciones a las personas, especialmente a los no científicos, para que comprendan. Comparar un kilogramo con un bloque de metal es fácil.

Técnicamente un kilogramo (kg) es ahora definido:

[…] Tomando el valor numérico fijo de la constante de Planck h para ser 6.626 070 15 × 10-34 cuando se expresa en la unidad J s, que es igual a kg m2 s-1, donde el medidor y el segundo se definen en términos de c y ΔνCs.

Sobre el Autor

David Brynn Hibbert, profesor emérito de química analítica, UNSW

Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.

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