¿Cuánto mide un metro?

El Centro Nacional de Metrología (Cenam) dio a conocer la decisión del Comité Internacional de Pesas y Medidas de redefinir cuatro de las siete unidades base del Sistema Internacional de Unidades —kilogramo, ampere, kelvin y mol— a través de constantes físicas y nuevas opciones tecnológicas.


El director general de Servicios Tecnológicos del Cenam, Ismael Arturo Castelazo Sinencio, afirmó que el Sistema Internacional de Unidades siempre ha evolucionado sustituyendo los artefactos que han sido usados para definir las siete unidades de base —kilogramo, ampere, kelvin, mol, metro, segundo y candela— por definiciones basadas en constantes de la naturaleza.


“El que había costado más trabajo reemplazar es precisamente el kilogramo, porque para ello se requería un experimento con muy alta exactitud. En los últimos 20 años se incrementaron los esfuerzos en todo el mundo para lograr esta definición del kilogramo hasta que ahora es posible a través de cualquiera de dos métodos, una balanza electromagnética y una esfera de silicio (Si) caracterizada. Estos experimentos se analizaron en una reunión este año por un grupo de expertos, donde señalaron que las incertidumbres en los experimentos eran muy pequeñas, por lo que ya eran viables para proponer la redefinición”.

Propuesta de redefinición de las unidades de base del SI

Nombre	Definición actual	Definición propuesta
metro	Es la longitud de la trayectoria recorrida por la luz en el vacío, en un lapso de 1/299 792 458 segundos.	El metro, símbolo m, es la unidad de longitud; su magnitud se establece fijando el valor numérico de la velocidad de la luz en el vacío exactamente igual a 299 792 458 cuando se expresa en la unidad m s-1
kilogramo	Es la masa igual a la del prototipo internacional del kilogramo.	El kilogramo, símbolo kg, es la unidad de masa; su magnitud se establece fijando el valor numérico de la constante de Planck exactamente igual a 6.626 06X ×10-34cuando se expresa en la unidad s-1 m2 kg, la cual es igual a J s
segundo	Es la duración de 9 192 631 770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del cesio 133.	El segundo, símbolo s, es la unidad de tiempo; su magnitud se establece fijando el valor numérico de la frecuencia de separación hiperfina del estado de base del átomo de cesio 133, en reposo y a una temperatura de 0 K, exactamente igual a 9 192 631 770 cuando se expresa en la unidad s-1, la cual es igual a Hz.
ampere	Es la intensidad de una corriente constante que, mantenida en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable, colocados en el vacío a un metro de distancia entre sí, producirá entre ellos una fuerza igual a 2 ×10-7 newton por metro de longitud.	El ampere, símbolo A, es la unidad de corriente eléctrica; su magnitud se establece fijando el valor numérico de la carga elemental exactamente igual a 1.602 17X ×10-19cuando se expresa en la unidad s A, la cual es igual a C
kelvin	Es la fracción 1/273.16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.	El kelvin, símbolo K, es la unidad de temperatura termodinámica; su magnitud se establece fijando el valor numérico de la constante de Boltzmann exactamente igual a 1.380 6X ×10-23 cuando se expresa en la unidad s-2 m2 kg K-1, la cual es igual a J K-1
mol	Es la cantidad de sustancia que contiene tantas entidades elementales como existen átomos en 0.012 kg de carbono 12.	El mol, símbolo mol, es la unidad de cantidad de sustancia de una entidad elemental especificada, la cual puede ser un átomo, una molécula, un ion, un electrón o cualquier otra partícula o grupo especificado de tales partículas; su magnitud se establece fijando el valor numérico de la constante de Avogadro exactamente igual a 6.022 14X ×1023 cuando se expresa en la unidad mol-1
candela	Es la intensidad luminosa en una dirección dada de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540 ×1012 Hz y cuya intensidad energética en esa dirección es 683 watt por esterradián.	La candela, símbolo cd, es la unidad de intensidad luminosa en cualquier dirección; su magnitud se establece fijando el valor numérico de la eficacia luminosa de la radiación monocromática de frecuencia 540 ×1012 Hz exactamente igual a 683 cuando se expresa en la unidad s3 m-2 kg-1 cd sr, o cd sr W-1, la cual es igual a lm W-1

Donde el símbolo X representa uno o más dígitos adicionales que serán añadidos a los valores numéricos de la constante de Planck, h, la carga elemental, e, la constante de Boltzmann, k y el número de Avogadro, N_A, empleando valores basados en los ajustes más recientes del CODATA. 

El kilogramo, el ampere, el kelvin y el mol estarían definidos indirectamente, al especificar explícitamente el valor exacto de alguna constante universal conocida ampliamente. Por otro lado, las definiciones del segundo, el metro y la candela son esencialmente iguales a las anteriores, pero se propone cambiar su redacción para facilitar su comprensión, estableciendo un patrón uniforme para las definiciones de todas las unidades de base. 

Una de las principales limitaciones para llevar a cabo esta redefinición es la discrepancia que existe entre los valores de la constante de Planck que se obtienen, por una parte, a partir del experimento de la balanza del watt, y por otra de la medición del número de Avogadro con esferas de silicio, que actualmente es mayor que la incertidumbre estimada para ambas mediciones. El Comité Consultivo para la Masa y Magnitudes Relacionadas ha propuesto los criterios para proceder a la redefinición del kilogramo de la siguiente manera: se deben reportar por lo menos tres experimentos independientes, por lo menos uno empleando la balanza del watt y uno con esferas de silicio, que midan la constante de Planck con una incertidumbre menor o igual a cinco partes en 10⁸, por lo menos uno de ellos con una incertidumbre menor o igual a dos partes en 10⁸, siendo todas ellas consistentes con un nivel de confianza de 95 %.