El Instituto Federal de Metrología Física y Técnica ( PTB ) es el instituto nacional de metrología de la República Federal de Alemania , con funciones de servicio científico y técnico. Es una autoridad federal superior y una institución de derecho público directamente dependiente del gobierno federal, sin personalidad jurídica, bajo los auspicios del Ministerio Federal de Economía y Acción por el Clima .
Junto con el NIST de los EE.UU. y el NPL de Gran Bretaña, el PTB se encuentra entre los institutos de metrología líderes del mundo. Como Instituto Nacional de Metrología de Alemania, el PTB es la máxima y única autoridad alemana en materia de mediciones correctas y fiables. La Ley de Unidades y Tiempo [Bundesgesetzblatt (Boletín Oficial Federal), volumen 2008, parte I, n.º 28, pág. 1185 y siguientes, 11 de julio de 2008] asigna al PTB todas las tareas relacionadas con la realización y difusión de las unidades. En esta ley se han reunido todos los aspectos jurídicamente relevantes relacionados con las unidades, así como las responsabilidades del PTB. Hasta ahora, todas las cuestiones relacionadas con las unidades, así como el papel del PTB, se habían distribuido entre tres leyes: la Ley de Unidades, la Ley de Tiempo y la Ley de Verificación.
El PTB está formado por nueve divisiones científico-técnicas (dos de ellas en Berlín), que se subdividen en unos 60 departamentos, que a su vez se subdividen en más de 200 grupos de trabajo. Las tareas del PTB son las siguientes: la determinación de constantes fundamentales y naturales; la realización, el mantenimiento y la difusión de las unidades legales del SI; y la tecnología de seguridad. Este espectro de tareas se complementa con servicios como el Servicio Alemán de Calibración ( DKD ) y con metrología para el área regulada por la ley, metrología para la industria y metrología para la transferencia de tecnología. Como base para sus tareas, el PTB realiza investigación y desarrollo fundamentales en el campo de la metrología en estrecha cooperación con universidades, otros institutos de investigación y la industria. El PTB emplea a unos 1.900 empleados. Tiene a su disposición un presupuesto total de unos 183 millones de euros; en 2012, se solicitaron además unos 15 millones de euros como fondos de terceros para proyectos de investigación. [3]
La ley de unidades de tiempo y unidades de medida encarga al PTB también la difusión de la hora oficial en Alemania. Para disponer de una base horaria para ello, el PTB utiliza varios relojes atómicos (actualmente dos relojes de cesio y, desde 1999 y 2009, dos relojes de fuente de cesio [4] ). Por orden del PTB, la sincronización de los relojes por radio se realiza a través del transmisor de señal horaria DCF77, operado por Media Broadcast. Los ordenadores conectados a Internet también pueden obtener la hora a través de los tres servidores de hora NTP públicos operados por el PTB. [5]
En Berlín-Adlershof , el PTB utiliza el anillo de almacenamiento de electrones MLS (Metrology Light Source) para calibraciones en el campo desde el infrarrojo (THz) hasta el ultravioleta extremo (EUV).
El Departamento Q.5 "Cooperación técnica" lleva a cabo proyectos de la cooperación alemana e internacional para el desarrollo en el ámbito de la infraestructura de calidad. Estas actividades promueven la competitividad, así como la protección del medio ambiente y la protección del consumidor en los países en desarrollo y en los países en transición. [6] Una de las tareas del Departamento de "Tecnología de la información metrológica" del PTB es, de conformidad con la Ordenanza alemana sobre juegos de azar (§ 11 y siguientes SpielV), conceder homologaciones de tipo para máquinas de juego que ofrecen la posibilidad de ganar premios. Además, según la Ordenanza federal sobre máquinas de votación, el PTB es responsable de la homologación de tipo de los ordenadores de votación. [7] Sin embargo, esto es discutible, ya que, en una sentencia del 3 de marzo de 2009, [8] el Tribunal Constitucional Federal declaró inadmisible el uso de tales máquinas de votación.
Las armas que pueden llevarse con el Certificado de Armas de Fuego Menores, es decir, las armas para disparar balas de fogueo o sustancias irritantes y las armas utilizadas como dispositivos de señalización, requieren una marca de prueba PTB para su aprobación. En ocasiones, estas armas también se denominan conjuntamente "armas PTB" y llevan la marca de prueba PTA o PTB F (véase también: Ley sobre la prueba de armas y municiones).
La sede principal del PTB se encuentra en Braunschweig (Lehndorf-Watenbüttel). Otras sedes se encuentran en Berlín-Charlottenburg y Berlín-Adlershof . Las divisiones 1 a 6, así como la división Q, se encuentran en Braunschweig. En Berlín-Charlottenburg se encuentran las divisiones 7 y 8, y en Berlín-Adlershof los dos anillos de almacenamiento de electrones BESSY II y la fuente de luz para metrología (MLS); esta última se encuentra en el laboratorio Willy Wien.
El PTB está dirigido por el Consejo de Presidencia en Braunschweig, que está compuesto por el Presidente, el Vicepresidente y otro miembro. Otro comité ejecutivo es la Conferencia de Directores, de la que forman parte el Consejo de Presidencia y los jefes de división. El PTB está asesorado por el Kuratorium (Consejo Asesor del PTB), que está compuesto por representantes de la ciencia, la economía y la política.
El PTB se compone de las siguientes nueve divisiones: [9] [10]
Dos factores esenciales que llevaron a la fundación del Instituto Imperial de Física y Tecnología (PTR) fueron la determinación de medidas uniformes y válidas a nivel internacional en la Convención del Metro de 1875 y el dinámico desarrollo industrial en Alemania en el siglo XIX. Ya en la guerra franco-alemana (1870/71) se hizo evidente el estancamiento de la mecánica científica y de la ciencia de los instrumentos en Alemania. Se requería una metrología cada vez más precisa para la producción industrial. En particular, la naciente industria eléctrica bajo la dirección del inventor e industrial Werner von Siemens tuvo una influencia considerable en la iniciativa de fundar un instituto estatal de metrología para promover los intereses nacionales de la economía, el comercio y el ejército . A diferencia de las unidades de longitud y peso, en ese momento no existían métodos y normas reconocidos en el campo de la metrología eléctrica. La falta de métodos de medición fiables y verificables para la realización de unidades de medida eléctricas (y otras) era un problema científico y económico acuciante.
En 1872, algunos científicos naturales prusianos unieron sus fuerzas y exigieron la creación de un instituto estatal para resolver este problema. La razón de ello fue que tal tarea era científicamente demasiado ambiciosa para los laboratorios industriales y, además, no era rentable para ellos, y los institutos de formación clásicos tampoco eran adecuados para la tarea. Entre los partidarios del "Memorando de Schellbach" (llamado así por su autor Karl Heinrich Schellbach) se encontraban, entre otros, Hermann von Helmholtz y el matemático y físico Wilhelm Foerster . [11] Sin embargo, Prusia inicialmente rechazó sus demandas.
Hasta varios años después, Werner von Siemens y Hermann von Helmholtz, los "padres fundadores" de la PTR, no pudieron hacer realidad su visión: la creación de un instituto de investigación que debía unir de forma óptima los intereses científicos, técnicos e industriales. Finalmente, el 28 de marzo de 1887, la Dieta Imperial aprobó el primer presupuesto anual de la PTR: la fundación de la primera institución de investigación importante financiada por el Estado, ajena a la universidad y que combinaba la investigación fundamental gratuita con servicios para la industria. Werner von Siemens cedió un terreno privado en Berlín-Charlottenburg a la Reichsanstalt. Hermann von Helmholtz se convirtió en su primer presidente. En aquel momento, en la PTR trabajaban 65 personas, entre ellas más de una docena de físicos, que disponían de un presupuesto de 263.000 marcos del Reich. [12] En sus primeras décadas, el PTR logró atraer como empleados a importantes científicos y miembros del Kuratorium, entre ellos Wilhelm Wien , Friedrich Kohlrausch , Walther Nernst , Emil Warburg , Walther Bothe , Albert Einstein y Max Planck .
El primer logro científico destacado del PTR también estuvo estrechamente relacionado con Max Planck. Para decidir si la electricidad o el gas serían más económicos para el alumbrado público de Berlín, el PTR debía desarrollar un estándar más preciso para la intensidad luminosa. Para ello, en 1895, Otto Lummer y Wilhelm Wien desarrollaron el primer radiador de cavidad para la generación práctica de radiación térmica. Sus mediciones del espectro de la radiación del cuerpo negro eran tan precisas que contradecían la ley de radiación de Wien en longitudes de onda largas. Esto hizo tambalear una de las piedras angulares de la física clásica de la época. Las mediciones provocaron un impulso decisivo por parte de Max Planck para dividir la radiación térmica –en un "acto de desesperación", como él mismo declaró más tarde– en partes separadas. Éste fue el nacimiento de la física cuántica.
En 1914, el presidente del PTR, Emil Warburg, suprimió la división de la división física y la división técnica y reestructuró el PTR en las divisiones de óptica, electricidad y calor, con divisiones de naturaleza puramente científica y técnica. Además, bajo el sucesor de Warburg, Walther Nernst , se integró en el PTR el Reichsanstalt für Maß und Gewicht (Instituto Imperial de Pesos y Medidas, RMG). Una división recién creada asumió las amplias tareas del RMG en relación con el sistema de verificación, así como las mediciones de longitud, peso y volumen asociadas al sistema de verificación. El perfil de tareas era, por tanto, similar al del PTB actual: mediante su propia investigación y desarrollo y mediante servicios basados en ello, el PTR debía garantizar la uniformidad de la metrología y su continuo desarrollo. En cuanto a los contenidos, el PTB estaba dedicado en aquel momento a la denominada Nueva Física . Entre otras cosas, se trataba de investigar los rayos X recién descubiertos, los nuevos modelos atómicos, la teoría especial de la relatividad de Einstein, la física cuántica (basada en los trabajos ya mencionados sobre el radiador de cuerpo negro) y el estudio de las propiedades del electrón. En estos trabajos de investigación participaron científicos como Hans Geiger, que fundó el primer laboratorio de radiactividad de PTR. Walther Meißner consiguió licuar el helio , lo que le llevó al descubrimiento de la superconductividad de una serie de metales. En este sentido, unos años más tarde, junto con su colega Robert Ochsenfeld , descubrió que los superconductores tienen la propiedad de desplazar desde su interior un campo magnético aplicado desde el exterior: el efecto Meißner-Ochsenfeld. [13]
Con el nombramiento de Johannes Stark como presidente el 1 de mayo de 1933, la ideología del nacionalsocialismo se abrió paso en el PTR. El convencido defensor de una física alemana abandonó diversos proyectos de investigación sobre cuestiones de la física moderna que calificaba de "judías", entre ellos, en particular, trabajos sobre física cuántica y sobre la teoría de la relatividad . Stark también intentó imponer el " principio del Führer " (Führerprinzip) en el PTR: en 1935 disolvió el Kuratorium y asumió él mismo sus competencias. Los empleados judíos y los críticos del NSDAP (como Max von Laue ) fueron despedidos. Después de la Segunda Guerra Mundial , Von Laue participó en la refundación del PTB. Albert Einstein , que había sido expulsado del Kuratorium ya antes de su disolución, rompió vínculos con el PTR/PTB.
Bajo el gobierno de Stark y, a partir de 1939, bajo el de su sucesor Abraham Esau , el PTR se dedicó enérgicamente a la investigación armamentística. El recién fundado laboratorio de acústica no sólo debía investigar campos de aplicación generales, sino también sobre todo militares. Entre ellos se encontraban, entre otros, la detección acústica de artillería, el uso militar de ultrasonidos y el desarrollo de procedimientos de descodificación. Además, los investigadores del PTR desarrollaron minas acústicas y un sistema de dirección para torpedos que se orientaba en el campo sonoro de los barcos en movimiento. [14] Debido a sus tareas metrológicas clásicas, el PTR también estaba estrechamente vinculado a la industria armamentística del Tercer Reich. Dado que las medidas exactas son un requisito básico para la fabricación de equipo militar, el PTR adquirió un papel clave en la producción de armamento y la defensa. [15] Hasta qué punto el PTR también estuvo involucrado en el proyecto de armas nucleares alemán es controvertido. Sin embargo, se sabe que, antes de su etapa como presidente del PTR, Abraham Esau dirigió, hasta 1939, un grupo de investigadores que se ocupaban de la fisión nuclear. Más tarde se hizo cargo de la especialidad de «fisión nuclear» en el Consejo de Investigación del Reich, que a partir de la primavera de 1942 supervisaba el proyecto alemán de uranio. Poco después, Hermann Göring subordinó el grupo de trabajo del ex físico del PTR Kurt Diebner a la División V de física atómica del PTR. Esau recibió el título de «representante autorizado del Mariscal del Reich para la física nuclear», puesto que, sin embargo, cedió a Walther Gerlach ya a finales de 1943. [16]
Para escapar de los bombardeos de los aliados , en 1943, por iniciativa del presidente y consejero privado de Turingia, Abraham Esau [17], el PTR fue trasladado a diferentes lugares de Alemania (por ejemplo, a Weida y Ronneburg en Turingia y a Bad Warmbrunn en la Baja Silesia). Durante los ataques a Berlín, los edificios del PTR sufrieron graves daños. En 1945, el Reichsanstalt quedó prácticamente destruido y los pocos departamentos que aún existían se dispersaron por todo el país.
A partir de 1947, aproximadamente, además del PTR de Berlín-Charlottenburg se crearon institutos sucesores, es decir, uno en Berlín Este (para la zona de ocupación soviética) y otro en la bizona (y más tarde en la trizona) . Con el apoyo bienintencionado del gobierno militar británico, se establecieron partes del antiguo Reichsanstalt en Braunschweig. La idea de esta refundación la había desarrollado el antiguo asesor del PTR para física teórica, Max von Laue, ya durante su internamiento en Farm Hall . En 1947, logró convencer a las autoridades británicas para que pusieran a disposición del sucesor del PTR el antiguo Luftfahrtforschungsanstalt (Instituto de Investigación Aeronáutica) en Völkenrode , cerca de Braunschweig . En 1948, Wilhelm Kösters, que había sido director de la División 1 en Berlín durante muchos años, se convirtió en su primer presidente. Muchos antiguos empleados del PTR de Berlín , Weida y Heidelberg lo siguieron a Braunschweig. El nuevo instituto se denominó PTA (Physikalisch-Technische Anstalt) y, desde el 1 de abril de 1950, Physikalisch-Technische Bundesanstalt. En 1953, el PTR de Berlín Occidental se integró en este instituto como Instituto de Berlín, respetando el estatus de cuatro potencias de Berlín.
En la República Democrática Alemana (RDA) se había establecido el Deutsches Amt für Maß und Gewicht (DAMG), con sede principal en Berlín. Tras varios cambios de nombre, este instituto pasó a denominarse en los últimos años de la RDA Amt für Standardisierung, Meßwesen und Warenprüfung (Oficina de Normalización, Metrología y Control de Calidad – ASMW). El nombre ya indica que esta oficina de la RDA tenía tareas más amplias que las del PTB en la República Federal de Alemania (RFA), concretamente tareas adicionales en el ámbito de la normalización y el control de calidad y en el ámbito de actividad del Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM).
En los años posteriores a su fundación, el joven PTB creció rápidamente, tanto en términos de personal como de recursos financieros. No solo se amplió su perfil metrológico científico, sino también su gama de servicios prestados a la industria, en particular en forma de calibraciones de instrumentos de medición. Esto condujo en los años 70 a la fundación del Deutscher Kalibrierdienst (Servicio Alemán de Calibración), que delegó tareas de servicio a laboratorios privados acreditados y permitió al PTB concentrarse en tareas de medición más exigentes.
Entre 1967 y 1995, el PTB operó el reactor experimental y de investigación de Braunschweig, que sirvió sobre todo como fuente de neutrones para la investigación fundamental , no para la investigación de la energía nuclear. El PTB se ocupó de este controvertido tema entre 1977 y 1989, sobre todo porque se le había asignado la tarea de "gestión y eliminación a largo plazo de residuos radiactivos" [18] . Más tarde, este campo de trabajo pasó a manos de la " Oficina Federal de Protección Radiológica " tras su creación. En la actualidad, la División 6 del PTB se ocupa de la radiación ionizante en general. También incluye una estación de estudio de trazas de radionucleidos de alta sensibilidad que mide sustancias radiactivas en el aire a nivel del suelo desde hace más de 50 años [19] .
El cambio político en Alemania en 1990 también condujo a una "reunificación de la metrología". El PTB se hizo cargo de partes de la ASMW (Oficina de Normalización, Metrología y Control de Calidad de la antigua República Democrática Alemana), entre ellas 400 empleados, y de la sede de Berlín-Friedrichshagen como oficina de campo adicional (que luego fue cedida). Otras partes de la ASMW se integraron en la BAM . A pesar de una fase de reducción de personal, después de la fuerte expansión posterior a la reunificación, el PTB se encuentra hoy en día entre los institutos nacionales de metrología más grandes del mundo. Como tal, se encarga de la realización y difusión de las unidades físicas y promueve la uniformidad mundial de la metrología.
La revista del PTB Maßstäbe , que se publica aproximadamente una vez al año, se puede suscribir de forma gratuita o descargar desde las páginas de Internet del PTB. [21] Contiene artículos sobre magnitudes físicas. Estos artículos están pensados para que sean de fácil comprensión e informativos para el público en general.
Además, el PTB publica tres veces al año el boletín de información científica PTB-news, que en cuatro páginas contiene noticias de los ámbitos de trabajo "Fundamentos de metrología", "Metrología aplicada a la industria", "Medicina y protección del medio ambiente", "Metrología para la sociedad" y "Asuntos internacionales". El PTB-news se publica en alemán e inglés.
PTB-Mitteilungen es la revista especializada en metrología y el boletín oficial de información del PTB. Se publica cuatro veces al año y contiene artículos científicos originales, así como artículos de síntesis sobre temas metrológicos de los campos de actividad del PTB. Cada volumen se centra en un tema principal. Como boletín oficial de información, la revista sigue una larga tradición que se remonta a los orígenes del Instituto Imperial de Física y Tecnología (PTR, fundado en 1887). Hasta 2014, "PTB-Mitteilungen" era también el boletín oficial en el que se publicaban en una sección propia las homologaciones de tipo concedidas por el PTB, así como los ensayos y evaluaciones de conformidad realizados por el PTB [denominado "Información oficial"]. Con la nueva ley de medidas y verificación, vigente desde el 1 de enero de 2015, y con el nuevo reglamento de medidas y verificación, ya no existe base legal para estas notificaciones. Por tanto, a partir de 2015, "PTB-Mitteilungen" es una revista especializada puramente metrológica y ya no publica "Indicaciones oficiales". [22]
Presidentes del PTB y del Physikalisch-Technische Reichsanstalt Berlin-Charlottenburg: [23]
Los empleados de PTR y PTB fueron, entre otros: Udo Adelsberger, Walther Bothe , Kurt Diebner , Gerhard Wilhelm Becker, Ernst Engelhard, Abraham Esau , Ernst Gehrcke , Hans Geiger , Werner Gitt , Eugen Goldstein , Ernst Carl Adolph Gumlich, Hermann von Helmholtz , Fritz Hennin, Friedrich Georg Houtermans , Max Jakob , Hellmut Keiter, Dieter Kind, Hans Otto Kneser, Friedrich Wilhelm Kohlrausch, Wilhelm Kösters, Bernhard Anton Ernst Kramer, Johannes Kramer, August Kundt , Max von Laue , Carl von Linde , Leopold Loewenherz, Otto Lummer , Walter Meidinger, Walther Meißner , Franz Mylius, Walther Hermann Nernst , Robert Ochsenfeld , Friedrich Paschen , Matthias Scheffler, Adolf Scheibe, Harald Schering , Reinhard Scherm, Johannes Stark , Ulrich Stille, Ida Tacke , Gotthold Richard Vieweg, Richard Wachsmuth, Emil Warburg , Wilhelm Wien .
52°17′43″N 10°27′49″E / 52.29528°N 10.46361°E / 52.29528; 10.46361
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