Lucha por el kilogramo patrón
G11N23NestorIsaac
Problema actual
• En la actualidad el Sistema internacional de
Unidades cuenta con siete unidades básicas de
las cuales se derivan todas las demás.
• De las siete unidades, todas cuentan con un
patrón cuántico(que permite su reproducción en
cualquier lugar y tiempo) a excepción del
kilogramo, en cuyo caso el patrón de unidad
sigue siento el mismo modelo de platino-iridio
establecido en 1889.
El problema de este modelo patrón radica en
que según estudios recientes se asegura que
este compuesto varia con el tiempo sufriendo
un desgaste de 0,5 X 10-9 kg/año, por lo cual se
pretende establecer un patrón cuántico que de
la mayor exactitud posible a este modelo, y sin
riesgo a este tipo de desgaste
Los cuatro competidores
• En 4 diferentes laboratorios de metrología se
realizan estudios con el fin de definir un patrón,
estos lideran los proyectos de:
• La Balanza de WATT
• El Proyecto de Avogadro
• Levitación Magnética
• El Experimento de la Acumulación de Iones de
Oro
La Balanza de WATT
• Mediante el uso del efecto Hall y Josephson se obtiene
que:
De donde se podría obtener después de varios
análisis una posible definición del kilogramo
“Un kilogramo es la masa en reposo de un cuerpo,
la que al comparar la potencia mecánica y eléctrica
da por resultado un valor de 6,626 068 91 x 10-34 J s
para la constante de Planck h ".
El Proyecto de Avogadro
Se pretende determinar con exactitud el Numero
de Avogadro, y a partir de su valor determinar
que :
Donde u es la unidad de masa atómica
Y al usar una serie de relaciones molares y
volumétricas podemos llegar a una posible
definición según la cual:
"Un kilogramo es la masa en reposo de 5,018 445 8 X 1025 átomos 12C
libres en su estado fundamental“
Levitación Magnética
En este método se determina trabajando con
materiales superconductores, y mediante la relación:
I × df = m× g × dz + L × I × dI
En la cual interviene un flujo y producido por una
corriente, donde por analisis vectorial e integral se
lleva a una posible definicion donde:
"Un kilogramo es la masa en reposo de un cuerpo
superconductor, que en un experimento de
levitación magnética para el quantum de flujo
o f tiene un valor de 2,067 833 636 x 10-15 Wb.”
El Experimento de la Acumulación de
Iones de Oro
Consiste en acumular en un separador de
masas una masa ponderable de un haz de
iones de oro, donde la masa de los átomos
de oro se calcula de:
Donde e = carga elemental, mAu = masa atómica de oro y midiendo la
corriente mediante el efecto Josephson y el efecto Hall cuántico se puede
decir que
Y es posible definir el kilogramo como:
"Un kilogramo es la masa de 3,057 443 935 x 1024
átomos de 197Au“.
Resultados reales
• Tomando las incertidumbre de cada método se ve
claramente que en “La Balanza de WATT” se maneja
una incertidumbre de 8,7 X 10^(-8)
• Mientras por otro lado “El Proyecto de Avogadro” ha
logrado una incertidumbre de 4 X 10^(-7).
• Y en la “Levitación Magnética” incertidumbre de
10^(-7).
• Dado que “El experimento de la acumulación de
iones de oro” es muy reciente, sólo se va a saber en
unos años más, si se puede alcanzar la meta final
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