La Technische Universität Ilmenau et la Physikalisch-Technische Bundesanstalt (l'Institut national de métrologie d'Allemagne) développent une balance qui est nécessaire pour mesurer le kilogramme redéfini qui sera introduit en 2018. Appelée balance Planck, cette balance électronique de haute précision n'est pas basée sur des poids, mais se réfère à la constante physique fondamentale appelée constante de Planck. La balance sera utilisée dans le monde entier pour calibrer d'autres balances ou balances afin qu'elles correspondent au système avec cette nouvelle méthode. La nouvelle balance sera également utilisée dans l'industrie pour mesurer les poids.

Dans de nombreux secteurs, il existe une demande importante pour des balances de haute précision, y compris les sociétés pharmaceutiques pour le dosage précis des produits médicaux, dans les laboratoires des services officiels de métrologie pour l'étalonnage des balances alimentaires, et dans les services de police, pour la preuve des substances toxiques et en balistique.

Le kilogramme d'origine, un cylindre de 4 cm en platine et iridium et stocké sous trois coupoles en verre dans un coffre-fort près de Paris depuis 1889, devient plus léger. Plus de 100 ans, il a perdu 50 millionièmes de gramme. Comme toutes les balances du monde se réfèrent indirectement à ce kilogramme unique, ils pèsent tous mal, même si par des montants minimes et négligeables. Bien que le kilogramme d'origine s'allège, des copies structurellement identiques du prototype sont utilisées dans le monde entier, ce qui signifie que ces copies deviennent lentement plus lourdes par rapport au prototype. Par conséquent, une nouvelle norme est requise qui ne change pas et ne peut pas être endommagée ou perdue.

En 2018, le nouveau kilogramme sera adopté lors de la 26e Conférence générale des poids et mesures. Il n'est pas défini par un objet ou une masse physique, mais par la constante de Planck. Le très précis, mesurer en continu la balance de Planck, développé par l'université allemande Technische Universität Ilmenau, fonctionne sur le principe de la compensation de force électromagnétique. Tout simplement, un poids d'un côté doit être équilibré par une force électrique de l'autre. Cette force électrique est inextricablement liée à la constante de Planck et peut être directement renvoyée à la nouvelle définition du kilogramme. Comme cette balance est le premier instrument auto-calibrant de ce type, les masses déterminées comme masses de référence ou étalons pour l'étalonnage des balances ne sont plus nécessaires. Un autre avantage de la balance Planck est sa large plage de mesure, de milligrammes à un kilogramme. À la fin de l'année, le premier prototype de la balance sera disponible et prêt à l'emploi.

Les connaissances acquises au cours de la dernière décennie sur la base du développement du comparateur de masse prototype à 1 kg ont été la clé directe des travaux de recherche dans le domaine de la balance de Planck. Ce comparateur de masse très précis est déjà utilisé dans les instituts nationaux de métrologie du monde entier pour la comparaison de prototypes en kilogrammes.

Pour redéfinir le kilogramme à partir de constantes physiques, deux approches sont envisagées dans le monde :l'expérience Avogadro, où dans un cristal presque parfait, le nombre d'atomes a été déterminé dans une sphère de silicium isotopiquement pur. La deuxième approche se réfère à la balance de Watt. Semblable à la balance Planck, il compense la force de poids d'une masse dans le champ gravitationnel de la Terre par une force électromagnétique. Pour les deux expériences, la constante de Planck est déterminée de manière à ce que les deux approches se rencontrent au niveau de la cible. La Physikalisch-Technische Bundesanstalt a principalement choisi la sphère de silicium, tandis que d'autres instituts de métrologie, par exemple. le National Institute of Standards and Technology (NIST) des États-Unis et le Conseil national de recherches du Canada (NRC), privilégier la balance Watt. Pour fournir à l'avenir à l'industrie des balances répondant aux deux normes, le PTB a développé avec le TU Ilmenau la balance Planck en tant que version conforme à l'industrie de la balance Watt.