Metrología: “una especie de implicancia ideológica con errores por deformación”

La ciencia comienza donde empieza la medición. Esta afirmación, que en principio puede parecer un tanto descabellada, refleja la relevancia que la metrología tiene en todos los ámbitos de la sociedad. Pero la ciencia de las medidas, considerada la más antigua del mundo, no es solo asunto de los científicos. También lo es del resto de ciudadanos, que todo el tiempo necesitamos medir.

El doctor en ciencias físicas y colaborador del CONICET, Guillermo Pregliasco, explicó que la metrología es una especie de “implicancia ideológica con errores por deformación”, la definición la realizó en el programa El Expreso Periodístico que se emite por El Cordillerano radio (93.7) de lunes a viernes de 7 a 10. También aseguró, como consecuencia del Congreso de especialistas que se llevó a cabo el viernes último en París, Francia, que “no es solamente porque cambia la definición metro, si no por la precisión con que lo vamos haciendo” (las mediciones).

En el diálogo radial se comentó que la cuestión es que el sistema métrico es hijo de la Revolución Francesa. En 1790, la Asamblea Nacional de Francia, le solicitó a la Academia Nacional de Ciencias que elabore un nuevo sistema de pesas y medidas, que nacería bajo la consigna “Para todos los tiempos, para todos los pueblos”. En resumen un kilo de naranjas, de azúcar o de polvorones, pesa, por definición, lo mismo que el cilindro de platino-iridio guardado bajo varias campanas protectoras y encerrado con tres llaves en el sótano del Pabellón de Breteuil a las afueras de París.

Pregliasco indicó que “para trabajar en metrología hay que ser obsesivo y cuando empezamos medir con base en los átomos, empezamos a tener mayores precisiones”. El científico trabajó en pericias que se hicieron en resonantes casos delictuales, como el juicio oral que se lleva adelante en Bariloche por estos días por los asesinatos de Sergio Cárdenas y “Nino” Carrasco, y los de Kosteki y Santillán, y otros. El especialista vive en Bariloche y es requerido periódicamente por la justicia.

Asimismo, señaló que “el famoso metro patrón fue reemplazado muchas veces por distintas reglas físicas, cambiaron los pesos en nanogramos, ya que la suciedad y las respectivas limpiezas (de las pesas) cambian en nanogramos, es todo un desafío porque pueden existir errores en los nanogramos en relación a la cantidad de átomos”, presentes en cada elemento.

En París los expertos resolvieron basar el kilógramo en base a la balanza de Watt, que recuerda a una balanza de platillos, pero el objeto a pesar no se equilibra con otra masa, sino con una potencia electromagnética. La potencia se calcula a partir del valor de la corriente eléctrica aplicada para generarla y del valor de la constante de Planck, ambos conocidos. Cuando alcanza un equilibrio con el platillo del peso, permite calibrar patrones de masa con el menor margen de error logrado hasta la fecha (para un kilogramo, el error es de unos 20 microgramos).

El kilogramo “hace mas de 100 años que no cambia y se supone que ahora va a durar mucho” y los controles son “responsabilidad del Estado, primero fue del Virreinato, luego del Congreso y ahora es responsabilidad del INTI (desde 2003), que mantiene pesos y medidas para mantener las respectivas calibraciones”, indicó Pregliasco.

Antiguamente la mayor parte de los sistemas de medición eran de origen antropomórfico (el pie, la pulgada, el codo, la braza) y en caso de disputa, había que elegir de quién sería el pulgar (o el pie o el brazo) utilizado como referencia. Y ahí aparecían los reyes o sus estatuas. Una referencia inadmisible para los revolucionarios de aquellos tiempos.

En 1795 se logró estimar el metro según la definición del meridiano, con un error de una décima de milímetro. Como medición cartográfica fue una verdadera proeza. Pero nadie sabía cuánto medía un metro hasta que en 1799 se fabricaron 6 reglas que hicieron de patrones para hacer todas las demás medidas. Las reglas están muy bien hechas pero enseguida se dan cuenta de que las rayas se pueden trazar con un error de apenas una centésima de milímetro y “pueden sufrir alteraciones”, refirió el profesional barilochense.

Por último, Guillermo Pregliasco manifestó orgulloso: “cuando uno hace algo útil, también hay un placer muy grande, la ciencia cobra más importancia cuando está al servicio de algo que nos preocupa, porque la ciencia está para resolver cosas”.

Qué se resolvió en París

El Prototipo de Kilogramo Internacional (IPK), empleado para calibrar los patrones oficiales de la unidad de masa, anunció el último viernes su jubilación tras 129 años de servicio. En la última sesión de la vigésimo sexta Conferencia General de Pesos y Medidas celebrada en Versalles, los 60 Estados miembros han votado de forma unánime a favor de redefinir el kilogramo: a partir del año que viene, la unidad de masa no será un objeto físico, sino un valor derivado de una constante de la naturaleza. Este cambio no tendrá ninguna implicación en la canasta de la compra ni se notará en el día a día, pero puede ser muy importante en ámbitos científicos como el desarrollo de medicinas.

Los metrólogos reunidos, expertos en el campo de la medición de magnitudes, llevan años preparando el cambio al Sistema Internacional de Unidades, que incluirá redefiniciones del mol, del kelvin y del amperio para que estas unidades también se basen en constantes universales.

El kilogramo recibe especial atención por ser la última unidad fundamental cuya definición todavía depende de la magnitud de un objeto físico. Y eso es un problema, señalan los científicos, porque el objeto no es inmutable. En el último siglo, la masa del IPK ha fluctuado. Sigue siendo un kilo, ya que por convenio no puede haber incertidumbre en su valor, pero con respecto a la masa de otros patrones del kilo, ha variado por valores de al menos 50 microgramos (millonésimas del gramo). Esto es porque el cilindro se puede ensuciar con partículas del aire y pierde pequeñas cantidades de material cuando se limpia.

Los microgramos no afectan a la compra de fruta o de polvorones, pero sí se deben tener en cuenta durante la síntesis de nuevos fármacos, por ejemplo. En la investigación física, tales fluctuaciones son intolerables.

Otro incentivo para retirar el IPK ha sido el peligro que el cilindro resulte dañado o se deforme. El metro, que solía ser la longitud de una barra de platino, ya se redefinió en 1983 precisamente para evitar estos problemas. Al fijar la velocidad de la luz -constante en el vacío- con un valor numérico universal, los metrólogos acordaron llamar al metro “la distancia que viaja la luz en 1/299.792.458 segundos”. Cualquier laboratorio capaz de medir el paso del tiempo con precisión puede calibrar su propia barra de metro.

Con el kilogramo ocurrirá lo mismo, cuando los cambios aprobados entren en efecto el 20 de mayo de 2019, el aniversario del Tratado del Metro de 1875. "El 20 de mayo de 2019 se vivirá la mayor revolución en la medición desde la Revolución Francesa", aseguró el premio Nobel Bill Phillips desde el escenario. En lugar de la velocidad de la luz, la cifra inmóvil elegida para definir la unidad de masa es la constante de Planck, un valor que describe los paquetes de energía emitidos en forma de radiación.

La aprobación de esta definición del kilogramo ha tardado años en llegar porque hasta hace poco no existían los medios tecnológicos para llevarla a la práctica. Ahora, gracias a un aparato llamado la balanza de Watt (a veces balanza de Kibble o balanza de potencia), se pueden calibrar patrones del kilo conocido el valor de la constante de Planck.

La elegancia del cambio al Sistema Internacional es que, en un futuro, se podría desarrollar tecnología más avanzada que permita derivar el valor de un kilogramo -a partir de la constante de Planck- con precisión aún mayor que la lograda por la balanza, sin que sea necesario cambiar la definición. Algunos científicos proponían definir el kilo utilizando la constante de Avogadro, que relaciona la cantidad de átomos o moléculas con la masa de una muestra, en lugar de la de Planck. El consenso ha sido llegar a un nivel empírico de exactitud que permita usar cifras fijas de ambas constantes para obtener el mismo valor numérico del kilo.

La constante de Avogadro, de cuyo valor también depende la nueva definición del mol, se ha fijado midiendo la cantidad de átomos en una esfera perfecta de silicio. Se espera que en los próximos años se aproximen más todos los valores experimentales del kilo, según disminuye el margen de error de los distintos aparatos de medición.

Además del kilo, los 60 miembros con derecho a voto también aprobaron la redefinición de otras tres unidades basándose en constantes universales invariables. De este modo, el amperio (que mide la corriente eléctrica) se calculará en función de la carga elemental; el kelvin (temperatura) se medirá fijándose en la constante de Boltzmann; y el mol (cantidad de sustancia) se fija en función de la constante de Avogadro. (Fuente: El País)