En un laboratorio tranquilo, sobre una mesa, hay un dispositivo del tamaño de un microondas. Dentro, una bobina se desliza suavemente hacia arriba y hacia abajo mientras un ordenador registra las señales eléctricas. Así es la versión de sobremesa de la balanza de Kibble, un aparato que vincula la masa con las constantes cuánticas.
Antes, estas balanzas ocupaban una habitación entera y requerían un equipo de ingenieros. Ahora, los ingenieros de la Universidad de Tsinghua han construido una versión que cabe en una mesa de laboratorio. Está diseñada para calibrar pesas de 1 gramo a 1 kilogramo con una precisión de clase E2, lo que significa que el error no supera las 0,27 partes por millón. Si se pesa una pesa de un kilogramo, el error será menor de un tercio de miligramo, equivalente al peso de un grano de arena.
El truco principal del nuevo diseño es la forma de mover la bobina. Durante la medición, la bobina debe moverse a velocidad constante, pero en la práctica acelera y desacelera. Los científicos propusieron añadir a la corriente que impulsa la bobina unas oscilaciones adicionales: los armónicos impares. Estos igualan la velocidad, como un conductor experimentado suaviza los tirones del coche en un camino irregular. Y el armónico par corrige la diferencia entre el movimiento hacia arriba y hacia abajo.
Como resultado, la velocidad de la bobina permanece casi constante: la desviación es menor del 5% durante el 60% del ciclo de movimiento. Esto hace que las mediciones sean estables y precisas. Estas balanzas de sobremesa podrían estar en todos los laboratorios de calibración, haciendo que la medición exacta de la masa sea tan común como medir la temperatura.
El kilogramo moderno ya no se guarda como una pesa de hierro en París. Desde 2019 se define mediante la constante de Planck, una magnitud cuántica que puede medirse en cualquier laboratorio con una balanza de Kibble.