Restauració de pis
2008/03/01 Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
No obstant això, les recents comparacions de masses no diuen el mateix. De fet, existeixen diverses còpies distribuïdes per tot el món del quilogram oficial que, a vegades, comparen el quilogram oficial amb les seves còpies. En mesurar-se per última vegada, Le Gran K va perdre 50 micrograms per la mitjana de les masses de còpies. És a dir, el quilogram oficial, en lloc d'un quilo, pes 999,99995 grams.
La definició de Quilogram d'alts i baixos de massa no té molt sentit, és un problema a resoldre. I no per això la balança del botiguer de sota la casa no mesura bé el pes de les pomes que comprem. El problema és més profund, ja que les definicions de certes magnituds físiques i químiques depenen en major o menor mesura de la massa, com el mol (massa atòmica o molecular d'una substància en grams) o el newton (unitat d'expressió de la força expressada en kg.m.s -1).
Diversos grups de científics porten anys buscant una nova definició de quilogram per a descartar definitivament aquests errors de mesurament. Han fet moltes propostes, però sobretot tenen força dos mètodes. De moment, cap d'ells ha guanyat aquesta competència i passaran uns anys per a aprovar una nova definició. La decisió sobre quina definició representarà al quilogram correspon al Comitè Internacional de Mesures i Pesos. Es reuneixen periòdicament per a debatre sobre les magnituds definides i realitzar les modificacions necessàries. Tenen previst triar la nova definició de Quilogram per a l'any 2011. En l'Assemblea General.
Abans amb metre
No és la primera vegada que la comissió internacional de mesures i pesos ha hagut de redefinir una magnitud. Igual que el quilogram, el metre va estar definit per un objecte fins a 1983. També era un prototip en forma de bastó de platí iridi.
I igual que el quilogram, aquest tenia problemes de talla. El problema va ser resolt en la Conferència Internacional de Mesures i Pesos d'aquell any. El primer treball va ser determinar la velocitat de la llum, acordant que la velocitat de la llum era de 299.792.458 metres per segon. Des de llavors, en tractar-se d'una magnitud totalment definida, van trobar una definició que donava al metre un valor inalterable: Distància de la llum al buit en 1/299.792.458 segons.
Això és el que volen fer amb el quilogram. Les dues propostes amb major força requereixen una solució similar. Igual que va ocórrer amb el metre, han de determinar necessàriament unes constants que no estan limitades. En principi, les constants han de tenir un valor concret, per això es denominen constants, però a vegades, a l'ésser unes magnituds dependents d'unes altres, en lloc de tenir un valor determinat, tenen un rang de valors possible.
Una de les opcions indica que es pot definir el quilogram especificant el número d'Avogadro, i l'altra exigeix limitar la constant de Planck per a poder complir amb aquest objectiu. El primer es coneix com el projecte d'Avogadro i el segon com la balança Watt.
Determinació del número d'Avogadro
El número d'Avogadro és una constant fonamental de la física. Uneix el món físic macroscòpic amb el món submicroscópico dels àtoms. La seva definició és la següent: Nombre d'àtoms que contenen 12 grams d'isòtops de carboni. Aquest número és aproximadament 6,023 x 10 23, àtoms que es troben en 12 grams de carboni.
Com es pot apreciar, el número d'Avogadro depèn del gram. Això li fa dependre del prototip variable del quilogram, és a dir, no ser independent. El fet que el quilogram oficial tingui oscil·lacions de 50 micrograms suposa aproximadament un trilió per àtom!
La fixació definitiva del número d'avogadro permetria definir el quilogram. Per a definir-ho, els científics creuen que el número d'Avogadro ha de tenir aquestes tres característiques. D'una banda, el valor ha de ser un enter perquè representa un nombre d'àtoms. D'altra banda, ha de ser un valor dins del rang de valors actualment permès. I finalment, el número d'Avogadro seleccionat hauria d'estar associat a un objecte físic; en definitiva, el número d'Avogadro indica el nombre d'àtoms d'un objecte.
A l'hora de decidir quina forma ha de tenir l'objecte, hi ha diverses opinions entre els científics. Alguns tracten de fer una esfera de silici perfecta d'un quilogram i una vegada realitzada pretenen comptar el nombre d'àtoms mitjançant raigs X. Uns altres proposen que l'objecte tingui un cub geomètric. Així, es tractaria d'un cub amb un determinat nombre d'àtoms en cada costat, el cub del qual donaria el valor del número d'Avogadro.
Els partidaris que l'objecte sigui un cub diuen que, a l'ésser una esfera, és molt més difícil relacionar el nombre d'àtoms amb el volum de l'objecte perquè s'introdueix el número per a calcular el volum, per la qual cosa seria impossible donar un valor molt concret.
Independentment de l'objecte, i tenint en compte que el número d'Avogadro és el nombre d'àtoms de 12 grams dels 12 isòtops de carboni, el quilogram es definiria per aquest mètode com: 1.000/12 x Número d'Avogadro. Atès que el número d'Avogadro és un valor limitat, no hi hauria risc d'incidències.
Usar balança Watt
L'altra proposta de major força per a la redefinició del quilogram es basa en l'anomenada Balança de Watt. En definitiva, mitjançant la balança de Watt determinen la quantitat de corrent elèctric necessari per a atenuar el pes d'una massa d'un quilogram. De fet, el corrent elèctric produeix força electromagnètica, que és la que exerceix una força contra el pes.
La massa d'un quilogram es col·loca en el plat d'una balança, envoltada d'una bobina de fil de coure i una bobina de material superconductor al voltant d'aquesta última. El camp electromagnètic necessari per a combatre el quilogram es genera fent passar electricitat a través de les bobines. Basant-nos en certes propietats físiques i mesurant el corrent elèctric i la tensió que genera el sistema, podem obtenir la relació entre la massa posada en balança i la constant de Planck mitjançant unes operacions.
En realitat, la utilització d'un prototip d'un quilogram pot semblar una contradicció en la definició del quilogram, però en el moment en què es determini la força necessària per a fer front al pes d'aquest prototip, el prototip perdria la importància que tenia fins llavors i no caldria utilitzar més.
Principal problema, precisió
No és clar quin dels dos mètodes triaran. En qualsevol cas, serà determinant la precisió de l'un i l'altre. El més precís a l'hora de mesurar-ho serà, probablement, el que arriba a tenir una definició oficial.
De fet, la falta de precisió que presenta el prototip actual ha motivat la cerca de noves vies de definició de quilogram. Per tant, la magnitud a substituir haurà de ser més precisa que el prototip. La incertesa del prototip oficial és de 0,05 per milió, i amb altres mètodes fins ara no s'ha aconseguit tanta precisió. Per a la seva aprovació, el Comitè Internacional de Mesures i Pesos ha afirmat que l'error no ha de superar les 0,02 parts per milió.
Encara que encara no ho han aconseguit, tant els que aposten per un mètode com els que aposten per l'altre estan convençuts que aconseguiran augmentar la precisió dels mesuraments abans que sigui tard, i desenvolupar un mètode que pugui presentar-se en la reunió internacional de mesures i pesos.
Amb l'elecció de la Comissió, en breu tindrem una nova definició de quilogram i l'actual prototip aprimat quedarà com a peça commemorativa d'un museu. No sabem si quan defineixin obligaran a tots els usuaris de les balances a calibrar els seus aparells. Segurament no, i llavors serà la seva decisió adaptar la balança que té entre mans a la nova definició, o continuar amb el calibratge realitzat durant la vigència de l'antic prototip.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
