Las constantes del Universo ya pueden redefinir el sistema de unidades

Las constantes fundamentales son valores físicos que son universales en la naturaleza. Por ejemplo, la velocidad de la luz en el vacío y la carga de un solo electrón son las mismas en todas partes del universo.

Es por eso que los científicos quisieran utilizar valores invariantes de la naturaleza para definir las siete unidades de medida de base del Sistema Internacional de Unidades (SI), o el sistema métrico moderno, en lugar de confiar en las mediciones de los artefactos físicos.

Según un comunicado del NIST, Este nuevo y redefinido SI beneficiará a la ciencia, la tecnología, la industria y el comercio ayudando a asegurar la estabilidad a largo plazo de estas unidades básicas y de todo el sistema internacional de medición.

La última actualización de los valores de las constantes fundamentales fue creada por Peter Mohr, David Newell y Barry Taylor, quienes dirigen el Grupo de Tareas Internacional sobre Constantes Fundamentales del Comité de Datos para la Ciencia y la Tecnología (CODATA). Este grupo de tareas actualiza los valores cada cuatro años. Las nuevas cantidades representan el último ajuste integral de los valores de las constantes.

En el verano de 2017, el grupo de trabajo llevará a cabo una actualización especial para producir los valores finales de cuatro constantes fundamentales que serán adoptadas en otoño de 2018 por un organismo internacional conocido como la Conferencia General de Pesos y Medidas (CGPM).

Las siete unidades de base en el SI son el metro, kilogramo, segundo, amperio (una medida de la corriente eléctrica), kelvin (una medida de la temperatura), mol (una medida de la cantidad de una sustancia) y candela (una medida de intensidad luminosa). El objetivo de la nueva SI es definir todas estas unidades completamente en términos de constantes fundamentales con valores exactos. Algunas constantes, como la velocidad de la luz, se definen actualmente de esta manera, como cantidades exactas.

Ejemplos de constantes fundamentales van desde la magnitud de la carga elemental de un solo electrón o protón hasta el número extraordinario de partículas en un mol de una sustancia, descrita por la constante de Avogadro. Otro ejemplo es la constante de Planck, una cantidad en el corazón de la física cuántica que se utilizará para redefinir el kilogramo como una propiedad invariante de la naturaleza en lugar de un cilindro estándar platino-iridio.

La evaluación y la actualización reducen las incertidumbres en las constantes de Planck y Avogadro casi cuatro veces en comparación con la evaluación anterior, a sólo 12 partes por cada mil millones. Estas incertidumbres disminuyeron al reconciliar mediciones en diferentes dispositivos de "equilibrio de vatios" alrededor del mundo y nuevas mediciones de rayos X de alta precisión de una esfera de silicio de tamaño de una pelota de beísbol que es un cristal casi perfecto y está hecho casi en su totalidad del mismo isótopo de silicio (99,9995 por ciento de silicio-28).

La actualización reduce la incertidumbre relativa en casi dos veces, a 0,6 partes por millón, para la constante de Boltzmann, que puede utilizarse para determinar la cantidad de energía en un gas a una cierta temperatura.

"Las incertidumbres reducidas en estas cuatro constantes físicas fundamentales son muy significativas", dijo el químico del NIST Donald Burgess, co-editor del Journal of Physical and Chemical Reference Data (JPCRD). "Estas incertidumbres ahora muy pequeñas en las constantes permitirán a la CGPM revisar el Sistema Internacional de Unidades para que las siete unidades de base se definan exactamente en términos de constantes fundamentales".

A su vez, muchas ecuaciones que describen las leyes de la naturaleza --tales como la relación entre la energía y la temperatura expresada a través de la constante de Boltzmann-- serán ahora exactas y no dependerán de unidades de medida que tengan incertidumbres inherentes debido a la forma en que se definen actualmente".