Ciencia-Física

Conocer tus unidades puede ser cuestión de vida o muerte. Sergio L. Palacios nos lo cuenta con su maestría habitual.

“¿Cuándo descubriste el efecto que lleva tu nombre, a los 20 años?”, le pregunta un premio Nobel de Física a otro premio Nobel de Física, desde el escenario del teatro municipal de Lindau, en Alemania. “A los 22”, contesta el aludido, sentado en primera fila, tras pensarlo unos segundos. No se trataba de rememorar por rememorar. Lo que Klaus von Klitzing (alemán, 73 años), estaba explicando es que tanto su descubrimiento premiado -el efecto Hall cuántico- como el de Brian Josephson (británico, 76 años) -el efecto Josephson- se están utilizando 50 años después para redefinir el Sistema Internacional de Unidades (SI), un proceso a punto de concluir. Un ejemplo más de la importancia de la ciencia básica, y de la juventud en su desarrollo.

El nuevo kilogramo, la unidad de masa, dejará de ser un cilindro de iridio y platino para adentrarse en el mundo cuántico y también se redefinirán sobre constantes físicas el amperio, el kelvin y el mol. El resto de las siete unidades básicas, -el segundo, el metro y la candela, que ya se basan en constantes físicas - mantendrá la definición. Falta ya poco para que se produzca este hito en el establecimiento de los patrones que permiten que el mundo funcione. Previsiblemente se adoptará en un congreso de especialistas en 2018 y será el primer gran cambio en el SI desde 1960.

El Universo es muy grande como para viajar de un lado a otro: para saber cómo de grande es y lo que contiene hay otros medios: las candelas estándar.

Ya sabemos que cuando han transcurrido los primeros 59 segundos, a continuación, da comienzo el segundo minuto; y cuando pasan 59 minutos, empieza la segunda hora. Esto sucede así porque el tiempo se mide por un sistema sexagesimal que toma como base aritmética el 60, mientras que otras unidades –por ejemplo, la distancia– son centesimales; por ese motivo, después de los primeros 59 centímetros no cambiamos al segundo metro sino tras el nº 99 porque su base es el 100, no el 60. El origen de esta regla se remonta al nacimiento de nuestra civilización en el territorio que, actualmente, se extiende por la conflictiva frontera entre Irán e Iraq. En Mesopotamia –como ha señalado el profesor italiano Enrico Ascalone– se usaba el sistema sexagesimal y se dividían por 60 el talento y la mina [1]. Al parecer, los pueblos que habitaron las llanuras situadas entre los ríos Tigris y Éufrates –sumerios, acadios, babilonios, asirios, etc.– a partir del siglo XXXIV a.C. hacían las cuentas levantando el pulgar de la mano derecha como “1” y continuaban hasta el “12” –de donde procede contar en docenas– sumando cada una de las tres falanges de los restantes cuatro dedos. A partir del “13”, indicaban la primera decena con un dedo de la mano izquierda y repetían la operación con la mano diestra, de manera que, con ambas manos, podían llegar sin dificultad hasta 60 [12 x 5] y esa cifra se convirtió en su referencia para llevar a cabo cualquier operación.

Así nacieron las unidades de medida y, con ellas, la metrología que con el transcurrir del tiempo se fue configurando como la ciencia que tiene por objeto el estudio de los sistemas de pesas y medidas (incluyendo todos los aspectos teóricos y prácticos de la medición, sea cual sea su campo de aplicación).

Kilo, mol, Kelvin y candela ya no son lo que eran. Pero, ¿son ahora más precisos? ¿Es la primera vez que se redefine una unidad de medidad?

The redefinition of several physical base units planned for 2018 requires precise knowledge of the values of certain fundamental physical constants. Scientists are working hard to meet the deadlines for realizing the ultimate International System of Units.

l 23 de septiembre de 1999, tras más de nueve meses de viaje entre la Tierra y Marte, la sonda espacial Mars Climate Orbiter se desintegró al entrar en contacto con la atmósfera del planeta rojo. La Mars Climate Orbiter, que tenía un coste de 125 millones de dólares y formaba parte de un programa espacial con un presupuesto de más de 300 millones de dólares, tenía como objetivo estudiar el clima y las condiciones atmosféricas del planeta Marte, así como servir de apoyo para la transmisión de datos de la Mars Polar Lander, ambas parte de la misión espacial Mars Surveyor’98.

Un electrómetro mide campos eléctricos. El objetivo de la metrología cuántica es superar los límites de la clásica. Se usa el efecto Stark, el desdoblamiento de las líneas espectrales de los átomos en presencia de un campo eléctrico.

Usar lo que nos encontramos “por ahí” para medir o calcular es algo muy habitual, y práctico. Puede ser la Estrella Polar, que nos indica amablemente la posición del norte y la latitud en este hemisferio, la radiación de fondo que nos habla del

Los investigadores demuestran que relojes ópticos atómicos podrían ofrecer un reemplazo práctico para los relojes atómicos de microondas como base de la sincronización de la hora global.
La navegación mediante GPS, los sistemas de comunicación, las redes de energía eléctrica, y las redes financieras, todas ellas dependen de la precisión del tiempo mantenida por una red de unos 500 relojes atómicos situados por todo el mundo.

Measuring time using oscillations of atomic nuclei might significantly improve precision beyond that of current atomic clocks. Physicists have now taken an important step toward this goal. Atomic clocks are currently our most precise timekeepers. The present record i