El kilogramo ya no es una cosa. En cambio, es una idea abstracta sobre la luz y la energía.
A partir de hoy (20 de mayo), los físicos han reemplazado el viejo kilogramo, un cilindro de platino-iridio de 130 años que pesa 2.2 libras (1 kilogramo) sentado en una habitación en Francia, con una medición abstracta e inmutable basada en miles de millones de partículas de luz y constante de Planck (una característica fundamental de nuestro universo).
En cierto sentido, este es un gran logro (y sorprendentemente difícil). El kilogramo está fijado para siempre ahora. No puede cambiar con el tiempo ya que el cilindro pierde un átomo aquí o un átomo allí. Eso significa que los humanos podrían comunicar esta unidad de masa, en términos de ciencia cruda, a los extraterrestres. El kilogramo es ahora una simple verdad, una idea que puede llevarse a cualquier parte del universo sin molestarse en traer un cilindro con usted.
Y aún así ... ¿y qué? Hablando en términos prácticos, el nuevo kilogramo pesa, en unas pocas partes por mil millones, exactamente lo mismo que el kilogramo anterior. Si pesó 93 kilogramos (204 libras) ayer, pesará 93 kilogramos hoy y mañana. Solo en unas pocas aplicaciones científicas limitadas la nueva definición hará alguna diferencia.
Lo que es realmente fascinante aquí no es que, prácticamente hablando, cambie la forma en que la mayoría de nosotros usamos el kilogramo. Es cuán difícil resultó resultar definir rigurosamente una unidad de masa.
Otras fuerzas fundamentales se han entendido desde hace tiempo en términos de realidad fundamental. ¿Un segundo de tiempo? Una vez, según el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), se definió en términos de las oscilaciones de un reloj de péndulo. Pero ahora los científicos entienden un segundo como el tiempo que le toma a un átomo de cesio 133 atravesar 9,192,631,770 ciclos de liberación de radiación de microondas. ¿Un metro? Esa es la distancia que recorre la luz en 1 / 299,792,458 de segundo.
Pero la masa no es así. Usualmente medimos kilogramos en términos de peso: ¿cuánto empuja esta cosa hacia abajo en una báscula? Pero esa es una medida que depende de dónde realice el pesaje real. Ese cilindro en Francia pesaría mucho menos si lo traes a la luna, e incluso un poquito más o un poquito menos si lo traes a otras partes de la Tierra.
Como explica NIST, el nuevo kilogramo se basa en la relación fundamental entre masa y energía, la relación que se explica en parte en E = mc ^ 2 de Einstein, lo que significa que la energía es igual a la masa multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado. La masa se puede convertir en energía y viceversa. Y, en comparación con la masa, la energía es más fácil de medir y definir en términos discretos.
Eso es gracias a otra ecuación, incluso anterior a E = mc ^ 2. El físico Max Planck demostró en 1900 que E = hv, según el NIST. Mostró que, en una escala lo suficientemente pequeña, la energía puede subir y bajar, y solo en pasos. E = hv significa que la energía es igual a "v" - la frecuencia de alguna partícula, como un fotón - multiplicada por "h" - el número 6.62607015 × 10 ^ menos34 también conocido como constante de Planck.
"v" en E = hv siempre debe ser un número entero, como 1, 2, 3 o 6.492. No se permiten fracciones ni decimales. Entonces, la energía es por naturaleza discreta, subiendo y bajando en pasos de "h" (6.62607015 × 10 ^ menos34).
El nuevo kilogramo une E = mc ^ 2 y E = hv. Eso permite a los científicos definir la masa en términos de la constante de Planck, una característica inmutable del universo. Una coalición internacional de laboratorios de ciencias se unió para hacer las mediciones más precisas de la constante de Planck hasta ahora, con una certeza de solo varias partes por mil millones. La masa del nuevo kilogramo corresponde a la energía de 1.4755214 veces 10 ^ 40 fotones que oscilan a las mismas frecuencias que los átomos de cesio 133 utilizados en los relojes atómicos.
No es lo más fácil quedarse en una escala. Pero, como idea, es mucho más portátil que un cilindro de aleación de platino-iridio.
