Físicos afinan la Constante de Planck para redefinir el kilogramo

J. L. LEE/NIST

Un equipo del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST, por sus siglas en inglés) de los Estados Unidos ha vuelto a medir con gran precisión la constante de Planck. Este trabajo fue hecho, principalmente, para redefinir el kilogramo en términos de las constantes físicas fundamentales. Esto se debe a que la calibración con la barra de platino-iridio, almacenada en la Cámara de Pesos y Medidas, es susceptible a los efectos de difusión y evaporación, por lo cual su masa no se mantiene constante. El artículo de la investigación fue publicado en la revista Metrologia
 
En 2011, durante la Conferencia General de Pesos y Medidas, se adoptó la resolución para volver a definir todas las unidades de base. Esto debe realizarse de modo tal que su valor numérico sea determinado únicamente con la ayuda de las constantes físicas fundamentales y las propiedades de los átomos. Así, para la introducción del nuevo kilogramo, la principal recomendación ha sido la medición de la constante de Planck con una precisión suficiente como para expresar el kilogramo a través del valor encontrado.
 
La medición de los valores numéricos en la constante de Planck es realizada por tres organizaciones: el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, de los EE.UU.; el Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), de Alemania; y el National Research Council (NRC), de Canadá. 
 
Mientras el NIST y el NRC utilizan como unidades la escala de Kibble, el PTB realiza mediciones directas del volúmen y masa de una esfera con sílice monocristal 28Si, así como de la densidad de sus átomos, midiendo de este modo el número de Avogadro. Este número, a su vez, se expresa por una constante fundamental, incluyendo la constante de Planck. 
 
La nueva medición de alta precisión, llamada NIST-4, trabaja en función a cuánta energía necesita un electromagneto para elevar un kilogramo. Esta idea trabaja en función de un equilibrio de watts, lo cual permite obtener resultados más precisos. Los factores que influyeron para los nuevos resultados son los siguientes. Primero, se tiene una mayor cantidad estadística. Segundo, los científicos han descubierto que previamente, y de algún modo, sobre estimaron la influencia del polo magnético de la bobina (que se usa en el método NIST-4 como comparación). Tercero, porque los científicos midieron los efectos de manera más precisa al vincular el movimiento de la bobina con el polo magnético.
 
Todo esto permitió aumentar la precisión de la medición de 34×10−9 de desviación estándar a 13×10−9. El valor de la constante de Planck en el experimento resultó igual a h = 6.626 069 934(89)×10−34 J×s.
 
La conclusión de los experimentos en los tres laboratorios, así como la redefinición del kilogramo, están planificados para el 2018. Cabe señalar que en la conferencia también se ha  propuesto redefinir otras constantes físicas, como el ampere, Kelvin y mol. 

Alexander Chepilko

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