Es posible establecer unidades de medida por la fuerza gravitacional

Científicos proponen que la gravedad puede ser la base para la realización física cuántica de cantidades, en un artículo publicado en Physical Review Letters centrado en la metrología.

En 2019, este campo experimentó una revolución: unidades como el kilo, el metro y el segundo se redefinieron sobre la base de la física cuántica.

Anteriormente, a menudo se determinaban por comparación con fenómenos naturales u objetos específicos. Por ejemplo, la referencia del kilogramo era el "kilogramo original", un cilindro de metal guardado en una caja fuerte en París.

Hoy en día, las unidades se definen sobre la base de constantes fundamentales. Para realizar una unidad como el kilogramo, es decir, construirla de manera que pueda usarse en la vida cotidiana, es necesario rastrearla hasta estas constantes fundamentales.

Esto se puede hacer, por ejemplo, con una báscula especial llamada báscula Kibble. Esto conecta la masa con cantidades eléctricas. Mide la potencia mecánica y, por tanto, también el peso de un objeto, y lo equilibra con una potencia eléctrica. La tensión eléctrica y la corriente eléctrica resultantes pueden determinarse mediante efectos cuánticos, el efecto Hall cuántico y el efecto Josephson, y así remontarse a las cantidades eléctricas básicas de la física cuántica.

"De este modo, unidades como el kilogramo se pueden atribuir a unidades eléctricas", explica en un comunicado Claus Lämmerzahl, profesor de Física Gravitacional de la Universidad de Bremen y autor del estudio. "Pero también sería posible realizarlos en términos de gravedad. Al fin y al cabo, un campo gravitacional es para las masas lo que un campo electromagnético para las cargas".

El electromagnetismo y la gravedad tienen paralelos interesantes: ambos se describen mediante campos que median ciertas interacciones fundamentales en la naturaleza. Por ello, Lämmerzahl y Ulbricht introducen en su nueva publicación un efecto Josephson gravitacional y un efecto Hall cuántico gravitacional.

"Pudimos trasladar los efectos auxiliares de la metrología, que hasta ahora sólo se aplicaban a los campos electromagnéticos, a los campos gravitacionales", explica Lämmerzahl. De este modo, los trabajos de Lämmerzahl y su compñaero del Natural Metrology Institute Sebastian Ulbricht, couator del estudio, podrían servir de base para realizar unidades mecánicas como el kilo basándose en la fuerza gravitacional.