Balança de Kibble: Exército dos EUA na Vanguarda da Medição Precisa de Massa

O Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) entregou um instrumento de mesa portátil e altamente preciso para medir massa ao Exército dos EUA, revolucionando potencialmente medições críticas em uma variedade de aplicações, desde pesagem de componentes de aeronaves até administração de doses exatas de medicamentos.

O referido instrumento de medição de massa, conhecido como balança de mesa Kibble, foi fornecido ao Exército dos EUA (Army Redstone Arsenal - Alabama) no início de abril de 2024, tornando-se a primeira unidade com essa tecnologia disponível fora do NIST.

Com o objetivo de simplificar o seu complexo e dispendioso processo de calibração de suas medições de massa e rastreá-las de volta ao SI, eliminando uma parte da cadeia de calibração, o NIST e o Exército dos EUA embarcaram em uma colaboração de três anos para desenvolver uma nova geração de balança de mesa Kibble.

O Exército dos EUA precisa fazer medições de massa precisas para uma variedade de propósitos. As instalações médicas do Exército devem pesar precisamente pequenas quantidades de medicamentos ou amostras para análise. Também, os engenheiros do Exército precisam saber o peso exato de grandes equipamentos em aviões para garantir que sejam leves o suficiente para voar. Ao executar essas tarefas, o Exército deve garantir que seu próprio equipamento para medir massa em sua rede de medição esteja devidamente calibrado para garantir que suas medições sejam precisas.

De acordo com os especialistas do NIST, o Exército dos EUA, por ser dotado de laboratório e equipe especializada, está sendo privilegiado para testar esse dispositivo em campo. Mais adiante, o NIST tem previsão de colocar a balança de Kibble primária no mercado externo, como nas mãos das indústrias para que eles possam medir a massa por si mesmos. No futuro, como resultado do desenvolvimento desta balança de Kibble, a ideia é transformar essa tecnologia em um sistema cada vez mais robusto e fácil de usar, na busca por medições de massa portáteis que sejam mais precisas e confiáveis.

Democratizando Medições de Massa de Precisão

Nos EUA, o NIST tem estado na vanguarda dos esforços mundiais para redefinir o sistema métrico, conhecido como Sistema Internacional de Unidades (SI). Em maio de 2019, a comunidade científica mudou a forma como definimos o quilograma, que é a unidade básica de massa.

No passado, o quilograma era definido por um objeto físico — um cilindro de metal mantido na França. A definição atual é baseada em propriedades fundamentais da natureza que são sempre as mesmas, como a velocidade da luz ou a carga do elétron. Ao contrário das balanças tradicionais que dependem de pesos físicos, a balança de Kibble usa correntes e tensões elétricas para medir a massa com precisão, tornando-a mais precisa e estável ao longo do tempo.

A balança de Kibble, originalmente um projeto de pesquisa enorme e caro, mudou o jogo na medição de massa. No entanto, seu tamanho e custo a tornaram inacessível para muitos. Reconhecendo essa limitação, o NIST decidiu tornar essa tecnologia mais amplamente disponível criando uma versão muito menor e mais portátil.

Fonte: NIST

crédito: NIST
Balança de Mesa Kibble do Exército dos EUA
Modelo da balança de mesa Kibble sendo exminado no NIST antes de sua entrega ao Exército dos EUA.