>12個どころか倍の24個でも３回で判別可能なんじゃないかな？
というか27個ですな。

>他の玉よりやや重い玉がある。
ではなく、「１つだけ重さの違う玉がある」という問題のつもりだったんでしょうかねえ。
（それでも12個じゃなくて13個までＯＫだが）