EXPERIM2-Medicion de Constantes Fundamentales
Sobre la "Medición de Constantes Físicas"
Uno de los aspectos fundamentales en la medición de cualquier propiedad o efecto físico son las unidades. Una vez definidas estas, generalmente en base a definiciones prácticas cómodas para el manejo diario, las constantes fundamentales adoptan valores que deben ser medidos. A lo largo de los años se ha invertido un esfuerzo ingente en la construcción de los sistemas de unidades y la definición particular de las mismas. De esta manera se llegó a definiciones, en su mayoría prácticas, de las unidades fundamentales. Tomemos como ejemplo el caso de la unidad de distancia, el metro. Definida como 1/10.000.000 de la distancia entre el polo norte y el ecuador de la Tierra, la dificultad de realizar su medición llevó a que en 1795 la Oficina General de Pesas y Medidas con sede en París, construyera un cuerpo de aleación de Pt-Ir y redefiniera el metro como la distancia entre dos marcas en ese cuerpo a la temperatura de $4^oC$. La unidad de masa, el Kilogramo, también fue definido en base a un objeto material. Inicialmente definido como la masa de 1 litro de agua destilada a presión atmosférica y $3.98^oC$ (temperatura de máxima densidad del agua) fue redefinido en 1889 como la masa de un cilindro circular recto de 39 mm de diámetro por 39 mm de altura, construído en Pt-Ir en proporción 90%-10% en peso. El cilindro original es guardado en París. Su medición conlleva el problema de que cualquier desgaste del mismo u oxidación haría variar su masa en función del tiempo.
En base a estas definiciones prácticas y a las derivadas o relacionadas a ellas, como la caloría, que es la cantidad de energía necesaria para elevar $1^oC$ la temperatura de 1 kilogramo de agua pura, se han realizado ingentes esfuerzos para medir con precisión creciente e incerteza decreciente las constantes fundamentales. En el momento actual, este conjunto de constantes fundamentales se conoce con suficiente precisión como para abandonar las definiciones prácticas de las unidades y, en un cambio radical de paradigma, reemplazarlas por valores relacionados a las constantes fundamentales, ahora definidas como valores numéricos exactos (NIST - Universe’s Constants Now Known with Sufficient Certainty to Completely Redefine the International System of Units).
Así es como en 1983 la 17$^a$ Conferencia General en Pesos y Medidas (17-GCPM), definió la velocidad de la luz como 2.999.792.458 m/s, conservó la definición del segundo dada por la 13-GCPM en 1967 como la duración de 9.192.631.770 períodos de la radiación emitida por la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del $^{133}$Cs, y definió el metro como "la longitud recorrida por la luz en 1/299792458 segundos". Por lo tanto desde 1983 la velocidad de la luz no es una magnitud susceptible de ser medida, si no que es una magnitud definida. Lo mismo sucederá en próximos años con la constante de Planck, la constante de Boltzmann, el número de Avogadro, y muchas otras.
Como reconciliamos entonces este cambio de paradigma con la propuesta de la Cátedra sobre la "Medición de Constantes Físicas"? No debemos perder de vista que durante mucho tiempo estas constantes no fueron magnitudes definidas y que conllevó muchísimos años de trabajo llevar la precisión de medición y reducir las incertezas al nivel que permite este cambio de paradigma. Reproducir, dentro de nuestras posibilidades, estos experimentos, tiene un innegable valor pedagógico. En otro aspecto, correspondería cambiar el nombre de las prácticas de "Medición de la constante de XXX" por "Calibración del instrumento utilizado para medir YYY"? Posiblemente, desde un punto de vista lógico, pero por el momento preferimos dejar los nombres tradicionales de los experimentos, para no perder de vista sobre los hombros de quienes estamos parados.
