Según los Números

Las mediciones extremadamente precisas y las normas que estas informan son las bases de la industria, el comercio y la tecnología que damos por sentadas en nuestra vida cotidiana.

Por Adam Bender

En cierto sentido, la metrología hace que el mundo gire.

La ciencia que tiene por objeto el estudio de los pesos y las medidas puede cuantificar el tiempo que tarda la Tierra en rotar y constituye la base de todo, desde decir la hora hasta garantizar la imparcialidad de los acuerdos comerciales internacionales.

Los metrólogos deben ser muy precisos en sus mediciones, según Alan Steele, metrólogo jefe de Canadá y gerente general de Ciencias y Normas de Medición del Consejo Nacional de Investigación de Canadá.

En la actualidad, los mejores relojes pueden dar la hora con un error que sería equivalente a menos de un segundo en toda la vida del universo. Mientras tanto, la temperatura y la fuerza se miden sobre una base de partes por millón y la longitud y la electricidad se miden a nivel de partes por mil millones.

Como instituto oficial de metrología de Canadá, el NRC cubre “todo lo que tiene que ver con el sistema métrico en el nivel más alto de comprensión de las unidades básicas del sistema de medición”, dice Steele.

El NRC es responsable de la hora oficial de Canadá y mantiene el patrón del país para el kilogramo: un pequeño cilindro de aleación de platino e iridio. La cartera de metrología de la agencia también incluye medidas de energía eléctrica para los servicios públicos, tecnologías utilizadas para calibraciones en el tratamiento del cáncer y medidas químicas utilizadas para las pruebas de sustancias orgánicas y el medio ambiente.

“La metrología está intrínsecamente ligada a las normas de trabajo de organizaciones como ASTM International, apoyando esfuerzos claves como la construcción de infraestructura de calidad”, dice Steele. “Hay un vínculo natural entre el desarrollo de normas en una organización basada en procesos como ASTM y las medidas para asegurar que todo salga bien”.

Comercio Internacional

Llegar a un común acuerdo en las normas de medición facilita el comercio internacional y reduce los costos entre las partes.

“La armonización de las medidas se convierte en una parte de la estructura de un marco de comercio internacional”, dice Steele. La metrología es una parte integral del comercio porque “casi siempre, uno compra una cantidad de algo”.

Las medidas precisas y estandarizadas proporcionan una “base de evidencia para la imparcialidad”, dice. “Uno quiere estar seguro de que obtiene lo que paga”.

Las normas basadas en una metrología sólida también posibilitan la interoperabilidad de las partes, lo que permite que productos como el avión jet Airbus A380 se ensamblen a partir de componentes construidos en muchos países diferentes.

“Eso simplemente no funcionaría si el sistema de medidas no fuera compartido por todos los países”, dice Steele.

La Vida Cotidiana

“La metrología también sustenta acciones cotidianas de la vida de las personas”, dice Steele. Por ejemplo, las mediciones consistentes de peso aseguran que los compradores de supermercados paguen el precio justo por la carne y las verduras. Y las mediciones son importantes para la calidad de vida, con pruebas ambientales basadas en la metrología que garantizan que el agua esté limpia para beberla.

En la atención médica, las mejoras en la medición y la calibración de los aceleradores lineales utilizados en terapias clínicas han aumentado las tasas de supervivencia del cáncer.

“Cuando se sabe una dosis más precisa para realizar irradiación a un paciente, la tasa de supervivencia sube muy abruptamente”, dice Steele. “Eso es debido a que si la dosis fuera demasiado alta en comparación con la que se cree necesario, se estarían matando células sanas, lo cual podría matar al paciente con envenenamiento por radiación. Pero si se suministra una dosis muy baja, esta no tendría suficiente energía para destruir las células cancerosas y entonces ganaría el cáncer”.

Otro ejemplo cotidiano es la medición precisa del tiempo. El tiempo exacto no solo ayuda a la gente a ir a trabajar en un horario normalizado, sino que también posibilita tecnologías valiosas como el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), que es la base de los dispositivos de localización en los teléfonos inteligentes.

El GPS depende de una constelación de satélites que llevan relojes atómicos sincronizados entre sí y con relojes atómicos en la tierra. Un dispositivo habilitado con GPS recibe las señales horarias de varios satélites en diferentes lugares conocidos en órbita y utiliza las pequeñas diferencias en la hora causadas por las diferencias en la distancia de cada satélite para triangular su ubicación actual en tierra.

“Eso no funcionaría en absoluto si la señal horaria no fuera buena”, dice Steele.

Cooperación Internacional

Como vecinos y socios comerciales, Canadá y los Estados Unidos han forjado una sólida cooperación en temas de metrología. El NRC trabaja en estrecha colaboración con el  Instituto Nacional de Normas y Tecnología de los EE. UU. y expertos de ambos países están involucrados en ASTM International.

“El Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST) y el Consejo Nacional de Investigación (NRC) han cooperado ampliamente y de manera productiva en el campo de la metrología internacional durante muchos años”, dice el Dr. James Olthoff, director del Laboratorio de Mediciones Físicas del NIST.

“Hemos realizado una serie de visitas de intercambio de personal científico en los últimos años para compartir conocimientos sobre las técnicas de mediciones físicas. Recientemente, los dos laboratorios han trabajado estrechamente para mejorar la imagen y la calidad de la metrología en la química”.

“A menudo, compartimos el mismo punto de vista”, dice Steele.

Expertos de ambos países ya están liderando el camino en las mediciones del balance de vatios para determinar lo que se llama “la constante de Planck”, que se utilizará para redefinir el kilogramo en 2018.

Actualmente, la unidad de masa del Sistema Internacional de Unidades (SI) está definida por un pequeño cilindro de aleación de platino e iridio. “Vamos a deshacernos del último artefacto material hecho por el hombre como una cantidad para definir el sistema internacional de unidades”, dice Steele.

La nueva definición, basada en la física, dependerá de la constante de Planck (de la mecánica cuántica) que une la energía y la frecuencia de oscilación de los fotones. El NIST y el NRC están trabajando juntos en experimentos de balance de vatios, así como en varios eventos educativos, para preparar al mundo para la redefinición, dice Olthoff.

También en 2018, el amperio (electricidad), el kelvin (temperatura) y el mol (cantidad de materia) tendrán que actualizarse en la Conferencia General de Pesas y Medidas, la reunión internacional de la Convención del Metro.

La preparación para este cambio ha sido un punto importante para el NRC, que participa en numerosos comités científicos y técnicos organizados por la Oficina Internacional de Pesas y Medidas, la organización del tratado creada en 1875 para proporcionar una estructura a los gobiernos miembros para que actúen juntos en cuestiones relacionadas con las unidades de medida.

Steele dice: “Hay mucha actividad que sucede en el fondo para poder realizar nuestro trabajo, para ser honestos, sobre los problemas de medición más difíciles del mundo. Debemos garantizar que conocemos el valor de estas constantes de tal manera que, cuando hagamos la transición en 2018, nadie se dará cuenta. El comercio y la industria continuarán sin interrupción, pero los científicos serán capaces de continuar su búsqueda para mejorar las técnicas de medición y, a su vez, nuestra comprensión del mundo que nos rodea”.

Adam Bender es escritor independiente y reside en Filadelfia, Pensilvania.