Raons de pes porten els científics a redefinir el quilogram

Protegit per una campana de vidre, un cilindre de platí i iridi descansa des de fa 130 anys a la petita -i famosa- ciutat de Sèvres, a uns catorze quilòmetres de París. És el quilogram patró, la referència mundial per calibrar qualsevol balança i per comparar qualsevol pes.

Aproximadament cada quaranta anys, s'ha extret el cilindre per calibrar patrons similars que s'han repartit per diversos llocs. Així s'evitava que per tenir un quilogram exacte tothom s'hagués de desplaçar al Bureau International des Poids et Mesures de Sèvres (Oficina Internacional de Pesos i Mesures).

Del 13 al 16 de novembre se celebrarà a Versalles la 26a Conferència General de Pesos i Mesures. I aleshores no només es jubilarà el cilindre, sinó que també deixaran de tenir validesa altres formes d'establir unitats de mesura.

El naixement del metre

Entre finals del segle XVIII i principis del XIX, diversos investigadors van mesurar amb gran exactitud el tram entre Dunkerque i Barcelona del meridià de París. Va ser tota una aventura que el científic rossellonès Francesc Aragó va narrar en les seves memòries. L'objectiu era establir amb precisió una longitud que permetés definir el metre com a mesura universal, com s'havia proposat des del segle XVII. Així, el metre seria la deumilionèsima part del quadrant terrestre, prenent com a referència aquest meridià que passa per París.

Per tenir una referència clara, es va fabricar una barra d'un aliatge de platí i iridi. La longitud entre dues marques de la barra era un metre exacte. Era el 1889 i la barra es conserva a Sèvres.

Més d'un segle després, per definir el metre ja no calia enviar expedicionaris pel planeta, sinó que es podia fer en el laboratori. El metre es va definir com la velocitat que recorre la llum en un 299.792,458è de segon -és a dir, en 1/299792,458 segons. Era el 1983 i la unitat de longitud depenia d'un fet físic i no d'un patró de metall.

Però, quant era exactament un segon? La unitat de temps es va definir el 1967 en relació amb les oscil·lacions de la radiació de l'àtom de cesi.

Constants físiques

Ara sembla que ha arribat l'hora de canviar novament les definicions. El Sistema Internacional d'Unitats serà reformat. El metre i el segon, com hem vist, ja tenen una definició complexa però exacta, que es pot establir en el laboratori. També la té la candela, la unitat d'intensitat lluminosa, que es defineix amb termes que no tothom coneix, com estereoradiant.

En total, les unitats bàsiques són set. I les quatre que falten canviaran la forma en què es defineixen. El quilo, l'amperi, el kelvin i el mol es definiran d'acord amb constants físiques que tots els científics coneixen i que són un referent immodificable -per això s'anomenen constants.

El quilogram, per exemple, es definirà en relació amb la constant de Planck. Es tracta d'un valor relacionat amb oscil·ladors microscòpics, amb la seva energia i amb la radiació que emet un cos. Ens estalviem més detalls i només afegirem que porta el nom en honor del físic alemany Max Planck, un dels pares de la mecànica quàntica i qui la va proposar.

L'objectiu de tot plegat és que els científics puguin determinar amb facilitat les unitats i desenvolupar tècniques més precises. Qualsevol investigador podrà fer-ho. I s'evitaran possibles problemes, com ara que el pes del patró variï, per exemple, perquè s'hi acumulin impureses.

Una altra cosa és què passarà amb els estudiants que no tinguin un cert nivell de física. Definir el quilogram com el pes d'un cilindre patró és senzill i comprensible. Fer-ho en relació amb la constant de Planck n'augmenta significativament la complexitat. Però els científics han aportat raons de pes per als canvis en les definicions.