A Technische Universität Ilmenau e o Physikalisch-Technische Bundesanstalt (Instituto Nacional de Metrologia da Alemanha) estão desenvolvendo uma balança necessária para medir o quilograma redefinido que será introduzido em 2018. Chamada de balança de Planck, esta balança de pesagem eletrônica altamente precisa não é baseada em pesos, mas se refere à constante física fundamental chamada constante de Planck. A balança será usada mundialmente para calibrar outras escalas ou balanças para que correspondam ao sistema com este novo método. A nova balança também será usada na indústria para medir pesos.

Em muitos setores, há uma demanda significativa por balanças altamente precisas, incluindo empresas farmacêuticas para dosagem precisa de produtos médicos, em laboratórios de serviço de metrologia oficial para calibrar escalas para alimentos, e nos departamentos de polícia, para a prova de substâncias tóxicas e em balística.

O quilograma original, um cilindro de 4 cm feito de platina e irídio e armazenado sob três cúpulas de vidro em um cofre perto de Paris desde 1889, está ficando mais leve. Mais de 100 anos, ele perdeu 50 milionésimos de um grama. Como todas as escalas em todo o mundo se referem indiretamente a este quilograma único, todos eles pesam incorretamente, mesmo que em quantidades mínimas e insignificantes. Embora o quilograma original esteja ficando mais leve, cópias estruturalmente idênticas do protótipo são usadas em todo o mundo - o que significa que essas cópias estão lentamente se tornando mais pesadas em relação ao protótipo. Portanto, é necessário um novo padrão que não muda e não pode ser danificado ou perdido.

Em 2018, o novo quilograma será adotado na 26ª Conferência Geral de Pesos e Medidas. Não é definido por um objeto ou massa física, mas pela constante de Planck. O altamente preciso, medindo continuamente o equilíbrio de Planck, desenvolvido pela universidade alemã Technische Universität Ilmenau, opera no princípio de compensação de força eletromagnética. Simplificando, um peso de um lado deve ser equilibrado pela força elétrica do outro. Essa força elétrica está intimamente ligada à constante de Planck e pode ser diretamente referida à nova definição de quilograma. Como esta balança é o primeiro instrumento de autocalibração de seu tipo, massas determinadas como referência ou massas padrão para calibrar escalas e balanças não são mais necessárias. Outra vantagem da balança Planck é sua ampla faixa de medição, de miligramas a um quilograma. No fim do ano, o primeiro protótipo da balança estará disponível e pronto para uso.

O conhecimento adquirido na última década com base no desenvolvimento do chamado comparador de massa de protótipo de 1 kg foi a chave direta para o trabalho de pesquisa no campo da balança de Planck. Este comparador de massa altamente preciso já é usado em institutos nacionais de metrologia em todo o mundo para a comparação de protótipos de quilograma.

Para redefinir o quilograma com base nas constantes físicas, duas abordagens são consideradas em todo o mundo:o experimento Avogadro, onde em um cristal quase perfeito, o número de átomos foi determinado em uma esfera de silício isotopicamente puro. A segunda abordagem se refere ao equilíbrio de Watt. Semelhante ao equilíbrio do Planck, ele compensa a força do peso de uma massa no campo gravitacional da Terra por uma força eletromagnética. Para ambos os experimentos, a constante de Planck é determinada de modo que as duas abordagens se encontrem no alvo. O Physikalisch-Technische Bundesanstalt escolheu principalmente a esfera de silício, enquanto outros institutos de metrologia, por exemplo. o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA (NIST) e o Conselho Nacional de Pesquisa Canadense (NRC), favorecer o equilíbrio de Watt. Para fornecer à indústria saldos que atendam a ambos os padrões no futuro, o PTB desenvolveu junto com a TU Ilmenau a balança Planck como a versão da balança Watt em conformidade com a indústria.