La pérdida de peso del kilogramo incita a buscar un nuevo patrón

En estos tiempos de preocupación por el peso, incluso el kilogramo está perdiendo peso y esto puede crear confusión en un gran número de actividades científicas. El kilogramo patrón es un cilindro de iridio y platino, fundido en Inglaterra en 1889. Nadie sabe por qué está perdiendo masa, al menos en comparación con otros pesos de referencia, pero este cambio ha provocado la búsqueda internacional de una definición más estable.

"No ayuda nada tener un patrón que cambia", dice Peter Becker, científico del Laboratorio Federal de Estándares de Alemania, una institución con 1.500 científicos se dedican enteramente a mejorar la forma de medir cosas de forma precisa. Incluso el cambio aparente de 50 microgramos en el kilogramo -menos que un grano de sal- es suficiente para distorsionar cuidadosos cálculos científicos. Becker dirige un equipo internacional de investigadores que buscan redefinir el kilogramo en función del número de átomos de un elemento químico. Otros científicos, con base en Washington, están poniendo a punto otra definición del kilogramo utilizando un complejo mecanismo denominado equilibrio de vatios. La recomendación final será hecha por el Comité Internacional de Pesas y Medidas, cuerpo creado por un tratado internacional que data de 1875, junto con la Oficina Internacional de Pesas y Medidas, que guarda el patrón internacional del kilogramo en una caja fuerte en un castillo en las afueras de París.

Una vez al año el kilogramo se extrae con grandes medidas de seguridad para pesarlo, comparándolo con otros patrones existentes. "En parte es una ceremonia y en parte una obligación", explica Richard Davis, director de la sección dedicada a la masa en el laboratorio internacional. "Habría que modificar el tratado si no se hiciera".

Definición del siglo XIX

El kilogramo es el único de los siete patrones de medición que todavía se basa en la definición del siglo XIX. A lo largo de los años, los científicos han redefinido unidades como el metro (que se basaba en la circunferencia terrestre) y el segundo (concebido como una fracción del día). El metro es ahora la distancia que recorre la luz en el vacío durante un 299.792.458avo de segundo y el segundo el tiempo que le toma a un átomo de cesio vibrar 9.192.631.770 veces. Cada uno de ellos puede ser medido con gran precisión y puede ser reproducido, lo que es todavía más importante, en cualquier lugar.

El kilogramo se concibió como la masa de un litro de agua pero resultó muy difícil de medir, así que se encargó a un joyero inglés que fabricara un cilindro de iridio y platino para definirlo.

Una de las razones por las que el kilogramo se ha retrasado en su actualización es que hacerlo más preciso no presenta un beneficio inmediato práctico. Sin embargo, el cambio del patrón influye en otras medidas. Por ejemplo, el voltio se define en términos del kilogramo, de forma que un kilogramo estable permitirá que el voltio se relacione mejor con los patrones de medida.

En total se crearon 80 copias de referencia del kilogramo, que se fueron distribuyendo a los países firmantes del tratado del sistema métrico decimal. Algunas de las copias las tenían países que desaparecieron, como Serbia. Los japoneses tuvieron que entregar la suya tras la II Guerra Mundial. Alemania se ha hecho con varias copias, incluyendo una enviada a Bavaria en 1889 y la perteneciente a Alemania del Este. Para actualizar el kilogramo, Alemania está trabajando con científicos de otros países para producir un cristal de silicio completamente esférico, de un kilogramo de peso. La idea es que si se conocen exactamente los átomos que forman el cristal, la distancia que los separa y el tamaño de la bola, se puede calcular el número de átomos de la bola y este número se convertirá en la definición del kilogramo.

Para separar los tres isótopos del silicio, Becker y su equipo recurren a las fábricas de armamento nuclear de la antigua Unión Soviética, en las que existen máquinas centrifugadoras, utilizadas antes para producir uranio altamente enriquecido, que pueden producir silicio de la pureza requerida.

"Necesitamos tantos nueves", dice Becker. "Con los rusos, tenemos unos cuatro", o silicio 28 puro en un 99,99%.

Se ha logrado producir ya un cristal de prueba y Arnold Nicolaus, otro científico de laboratorio alemán de estándares, es el responsable de medir si es perfectamente esférico. Ha medido el cristal en 500.000 puntos para conocer su forma. Seguramente se trata del objeto más redondo de los hechos a mano. "Si la Tierra fuera así de redonda, el Everest tendría cuatro metros de altura", dice Nicolaus. Una característica curiosa de esta esfera es que no hay forma de saber si está parada o gira, excepto cuando le cae una mota de polvo.

El otro equipo competidor está refinando una técnica para calcular el kilogramo mediante el voltaje. La idea es medir la fuerza electromagnética que se necesita para equilibrar un kilogramo de referencia, cuya definición sería una medida de esa potencia o de algo derivado, como la masa del electrón.