viernes, 15 de febrero de 2013

El hombre del kilo


DIALOGO CON JOAQUIN VALDES, DECANO DEL INCALIN, MIEMBRO DEL COMITE INTERNACIONAL DE PESAS Y MEDIDAS

Cuánto mide, realmente, un metro, cuánto dura un segundo, cuánto pesa un kilo, se pregunta una y otra vez, como un mantra, el Jinete Hipotético. A la búsqueda de respuestas, el Jinete se enteró de que habrá próximamente una reforma del kilogramo.

–Soy físico de la UBA, doctorado en Ingeniería en Alemania. Dirijo desde hace 18 años el Instituto de la Calidad Industrial (Incalin), que funciona dentro del INTI. Es una réplica de lo que la Comisión Nacional de Energía Atómica hizo junto a la Universidad Nacional de San Martín (Unsam), con la creación del Instituto Sabato para la ciencia de materiales. Para asegurar la calidad se deben hacer ensayos y recurrir a normas, involucrando siempre algunas mediciones. Lo que hacemos es dedicarnos a la enseñanza, y a promover un instituto de la calidad industrial, que hace mediciones, ensayos industriales, con la idea de asegurar la gestión de la calidad.
–Usted está involucrado en una reforma...
–Mi vida está dedicada a la metrología, que es la ciencia de las mediciones y sus aplicaciones. La metrología tiene que ver con el hombre, con la sociedad, con el medio ambiente, con el comercio, con la salud. Todo lo que se mide se coordina desde París a través de un Comité Internacional de Pesas y Medidas, desde el cual se dirige el Bureau Internacional de Pesas y Medidas, en el cual confluyen todos los institutos de metrología de cada país. En la Argentina el organismo responsable de la metrología es el Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI).
–En general no se sabe mucho lo importante que es, pero la instauración de un sistema de pesos y medidas razonable como es el sistema métrico decimal fue una verdadera revolución en la historia de la ciencia. Algunas de estas cosas tuvieron que reformularse. Por ejemplo, la longitud del metro se reformuló y ya no es más el metro patrón famoso que estudiábamos en el colegio, sino que es lo que la luz recorre en determinado intervalo de tiempo, ¿no?
–En realidad fue cambiando en la mente de los hombres el ideal de patrón. En 1875, cuando se crearon el Bureau y el Comité Internacional que tengo el gusto de integrar, Francia convoca a todos los países y Argentina es uno de los 17 firmantes de la Convención del Metro. La firma Mariano Balcarce, yerno del general José de San Martín, que era nuestro embajador plenipotenciario. En esa época, el rol que se le asignó a esa institución fue tener un kilogramo patrón y un metro patrón. En la cabeza tenían que el patrón debía ser un cuerpo, uno solo para todo el mundo, que todos los que quisieran pesar todo lo que se pesa en el mundo tenían que referirse a ese kilogramo y a ese metro. Después se fue pensando que estos cuerpos sufren modificaciones, entonces se fueron buscando cosas más ligadas a la naturaleza, a la física. Ya se había pensado antes en un cuarto de meridiano terrestre, una fracción. Esto fue evolucionando hasta que hoy día el ideal es que las definiciones se basen en constantes físicas, químicas, constantes fundamentales que se supone que no varían.
–¿Cuándo se produce un cambio?
–Cuando se tienen mediciones de las constantes físicas con una precisión equivalente a la del patrón. Y en ese momento se produce el cambio de definición tratando de no alterar casi nada, tratando de que la gente no sufra el cambio por la definición, pero a partir de la nueva definición se abandona el cuerpo patrón. La ventaja es que si la realización de la unidad es en base, por ejemplo, a la velocidad de la luz, como es hoy el metro, o lo que se pretende ahora el Kg, la puede hacer cualquier instituto nacional en su país.
–O sea que el metro ahora es lo que recorre la luz en...
–En un intervalo, en una fracción de segundo que tiene que ver con la velocidad de la luz.
–Para eso también se necesita una medición de lo que es un segundo.
–En realidad, más que una medición necesito primero saber qué es un segundo antes de saber qué es un metro, porque efectivamente la definición del metro supone saber qué es un segundo. Digamos, no es un problema, porque el segundo es lo que se conoce mejor de todas las unidades del sistema.
–¿Qué es un segundo?
–El segundo dejó de ser una fracción del día solar medio. Está referido a una propiedad del átomo de cesio, a una transición que realiza algún electrón de una capa de un átomo de cesio cuando es excitado y al volver a su estado original emite fotones de frecuencia conocida. La frecuencia se mide en hertz, que es la inversa del segundo y se puede repetir con una precisión de 15, 16 cifras decimales. Entonces, un reloj atómico está basado en átomos de cesio, esos relojes se tienen en todos los países no sólo para definir la hora, que en realidad no necesita tanta precisión, sino para coordinar todos los celulares, los GPS... Se hacen correcciones interesantes y todos los relojes se coordinan. Y la jefa de la División Tiempo del Bureau Internacional es una astrónoma argentina, Felicitas Arias. Allí todos los relojes atómicos mandan sus señales y se los procesa estadísticamente y se informa a cada propietario cuánto atrasa o adelanta con respecto a una media.
–¿Y ahora qué pasa con el Kg?
–A las unidades de base que son metro, kilo y segundo –el sistema MKS–, se les agregó el ampère porque hacía falta una unidad eléctrica, se le agregó el kelvin para tener una unidad de temperatura, y después los químicos pretendían que se agregara el mol como una unidad que ellos manejan. Y finalmente se agregó la candela como unidad fotométrica ligada a la visión humana. Esas siete unidades son la base de todo el sistema. Las demás unidades son derivadas de esas siete. De esas siete, la única que todavía permanece definida en base a un artefacto físico-patrón es el kilo. Es un cilindro de platino y un 10 por ciento iridio que originalmente fue obtenido a partir de una barra, de la cual se hicieron varias copias. Una de ésas fue elegida para ser el prototipo internacional del Kg, otras para ser testigos, y otras para distribuir. El Kg patrón es ése, el prototipo internacional de Kg, que está en Sèvres, cerca de París, donde está el Bureau Internacional de Pesas y Medidas. Por definición, un kilo es la masa de ese cilindro. Esto tiene el inconveniente de que, si la masa de eso cambia, cambió todo lo que se compare contra eso. Por eso queremos modificar la definición.
–¿Y qué están tratando de hacer ahora?
–Hay dos experimentos en el mundo del cual participan varios países, uno apunta a una realización de un Kg eléctrico que se basa en una balanza que de un lado tiene un platillo donde se pone un Kg, y del otro lado una bobina circular electromagnética por la cual se hace pasar una corriente eléctrica.
–¿Esa es la reforma que se pretende hacer?
–Esa compite con otra posibilidad, que es la de realizar una esfera de silicio, que es el cristal más estable que se puede obtener. Entonces se ha pulido una esfera de silicio y se trata de calcular cuántos átomos de silicio hay en esa esfera. Ese experimento permitiría relacionar la masa con el número de Avogadro o la constante de Avogadro, que nos dice cuántos átomos tiene un mol de cualquier sustancia.
–De todas maneras tiene ahí un objeto que es la balanza, no es como con la velocidad de la luz.
–Sí, pero no es un objeto patrón, en las definiciones que estamos tratando de producir, en el caso de las dos definiciones tienen que ser abstractas, no se tiene que hacer referencia a ningún método, porque si se hace referencia a un método en 10 años va a haber que cambiarlas de nuevo, y las discusiones llevan más de 10 años.
–¿Y la balanza?
–La balanza no aparece en la definición. La definición dirá que un Kg es la masa de un cuerpo tal que la constante de Plank adquiere este valor. El problema es que eso no lo va a entender nadie. En cambio, si dijéramos que el Kg está relacionado al número de Avogadro sería más fácil de explicar, porque diríamos junte tantos átomos de silicio y tiene un Kg.
–¿Y entonces?
–Esto es lo que se discute. Hay una discusión sobre cuál de los métodos usar, pero es un poco engorrosa para contar aquí... Si quiere se la cuento...
–Igual no voy a tener espacio... ¿Usted está en el Comité de..?
–El Comité Internacional de Pesas y Medidas se crea en 1975 con la intención de supervisar el Bureau Internacional que se instalaba en París para ir armonizando las mediciones en todo el mundo. En ese comité estuvieron muchos premios Nobel, y ésa era la gente que construía la metodología científica. Hoy en día siguen siendo 18 personas nada más las que integran el Comité, pero tienen que ser de distintos países del mundo, no puede haber dos del mismo país. Y se los selecciona por CV y tratando de distribuir la representación en las distintas regiones del mundo.
–¿Y usted es uno de esos 18?
–Sí, soy uno de esos 18 desde 1999.
–Una pregunta más mundana, ¿cuánto dura un rato? ¿Cuánto vale un ápice?
–No sé. Le voy a contestar con otra cuestión interesante. Toda esta relación entre metro, segundo, Kg, las constantes, nos muestra de que en realidad esto que usted me dice que es un ir y venir, que es circular, en realidad todas las magnitudes están relacionadas. Cuando uno quiere definir algo, acá partimos del segundo, pero el metro está vinculado al segundo, y el mol al Kg ¿Cómo no es que cada magnitud es algo independiente? No, no lo es. Nosotros vivimos restringidos por la historia y por cómo se desarrolló la humanidad. El hombre empezó a decir: necesito para vivir medir el tiempo, pero no me pregunto qué es el tiempo sino que invento un reloj; necesito medir si hace frío o calor, entonces invento un termómetro; necesito pesar, entonces invento una balanza. Y después se empieza a dar cuenta de que esas cosas están relacionadas. Entonces la verdad que no se construyó esto con una racionalidad perfecta que hoy quisiéramos tener. Y las costumbres físicas tienen valores medidos con esas unidades, entonces está todo vinculado, y todas las mejores cosas que a uno se le puedan ocurrir van a estar siempre restringidas por la necesidad de no perturbar.