METROLOGÍA

Un paso más cerca de la nueva definición de kilogramo

Un equipo de investigadores ha logrado un nuevo valor para el número de Avogadro con una incertidumbre de menos de 20 átomos por mil millones. Es uno de los dos métodos que se disputan servir de referencia para la medición del kilogramo en base a una constante de la naturaleza.

Esfera casi-perfecta de silicio ultrapuro
Esfera casi-perfecta de silicio ultrapuro Wikimedia Commons

Cada vez está más cerca la redefinición del kilogramo en función de la constante de Planck que se prevé para 2018. El kilogramo es la única unidad de medida que se define en función de un prototipo de platino e iridio que se conserva cerca de París, en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM, por sus siglas en francés) desde 1889.

Investigadores en Italia, Japón y Alemania acaban de publicar la correlación entre dos de las mediciones más precisas de la constante de Avogadro jamás realizadas para obtener un valor cuya incertidumbre relativa es de menos de 2·10-8, es decir, menos de 20 átomos por cada mil millones.

En 2011 la BIPM tomó la decisión de que el kilogramo debería redefinirse en función de la constante de Planck. Pero esto implica que todo el mundo tiene que ponerse de acuerdo en cuál es el valor de la constante de Planck. Para obtener este valor se usan dos métodos fundamentalmente, uno es usar un dispositivo electrónico llamado balanza de Watt, y el otro es derivar el valor a partir de la constante de Avogadro. La constante de Avogadro, definida como el número de partículas que hay en un mol de sustancia (por eso es una constante y no un número, porque tiene unidades, mol-1) se obtiene contando, literalmente, el número de átomos de silicio en dos esferas de silicio de 1 kg.

Hay muchos laboratorios en todo el mundo trabajando en los dos métodos, refinando gradualmente los resultados y reduciendo las incertidumbres. Una medición de la constante de Avogadro en 2011 produjo un resultado con una incertidumbre relativa de 3·10-8, mientras que una segunda medición realizada en 2015 la redujo a 2·10-8. Ahora los investigadores han llevado a cabo un detallado análisis estadístico de los dos conjuntos de mediciones para llegar a un resultado “promediado”. Toda esta operación da un resultado para la constante de Avogadro de 6.02214082(11) · 1023 mol-1 (el número entre paréntesis representa la incertidumbre de las dos últimas cifra del resultado), con una incertidumbre relativa de 1,8·10-8. Comprobarás que si consultas en cualquier libro el valor de la constante de Avogadro diferirá de este.

Por su parte, el resultado más reciente obtenido con balanzas de Watt tiene una incertidumbre de 1,9·10-8. Dos experimentos completamente diferentes, pero que coinciden hasta extremos increíbles, y que permitirán definir el kilogramo en función de constantes de la naturaleza y no de un artefacto.

Referencia: G. Mana et al (2015) The Correlation of the NA Measurements by Counting 28Si Atoms J. Phys. Chem. Ref. Data DOI: 10.1063/1.4921240

Para saber más: La aventura del kilo español (Next)


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