O busolă făcută din lumină promite să fie mai sensibilă decât orice în cele mai nebunești vise ale unui boy scout. Un fascicul de lumină aruncat printr-o grămadă de atomi de rubidiu poate măsura în mod direct și fiabil dimensiunea și orientarea unui câmp magnetic, relatează o echipă de fizicieni în 13 septembrie. Analiza fizică A.
Busolele foarte sensibile sunt necesare pentru descoperirea petrolului, detectarea cutremurelor și navigare (în cazul catastrofal al unei defecțiuni GPS). Recent, busole extrem de sensibile i-au ghidat pe ingineri în timp ce au forat puturi de relief în Golful Mexic după Deepwater Horizon stinge prin suflare.
Aceste busole sunt foarte bune pentru a găsi dimensiunea unui câmp magnetic, dar de obicei trebuie să fie ajustate pentru a include un câmp magnetic de referință local încorporat, astfel încât să poată găsi și direcția câmpului. Această comparație a câmpului extern cu o referință internă permite busolei să reconstruiască câmpul magnetic, dar calitatea datelor poate varia foarte mult, spune coautorul studiului Alexander Zibrov de la Universitatea Harvard.
Zibrov și colegii săi au vrut să creeze o busolă care să poată indica direct direcția și dimensiunea unui câmp magnetic. Pentru a face asta, s-au bazat pe o tehnică care a folosit un nor de atomi sensibil magnetic și un laser. În experimentul lor, echipa a prins atomi de rubidiu-87 la 113 grade Fahrenheit într-un cip de dimensiunea unui domino și a strălucit lumină polarizată liniar în atomi. Lumina a fost filtrată astfel încât să aibă aceeași direcție, ca și lumina care trece prin ochelari de soare polarizați.
În prezența unui câmp magnetic, orientarea atomilor s-a schimbat într-un anumit mod, iar această schimbare a fost detectabilă în lumina care a venit prin norul atomic, a descoperit echipa. Această schimbare a transmisiei a permis cercetătorilor să găsească dimensiunea și direcția câmpului magnetic în același timp.
Titluri Știri științifice, în căsuța dvs. de e-mail
Titluri și rezumate ale celor mai recente articole Știri științifice, livrate în căsuța dvs. de e-mail în fiecare joi.
multumim pentru inregistrare!
A apărut o problemă la înregistrarea dvs.
Există și alte busole bazate pe lasere și atomi, spune Zibrov, dar acestea se bazează pe lumină polarizată circular și pe alte modalități de a excita atomii și necesită modele matematice fanteziste pentru a reconstrui câmpul magnetic după ce măsurarea a fost efectuată.
În experiment, busola a detectat câmpuri magnetice cu o putere între 0,1 gauss, care este mai mică decât câmpul magnetic al Pământului, și 200 gauss, care este mai puternic decât un mic magnet de fier. Autorii scriu că performanța poate fi ajustată cu modificări de design, cum ar fi modificări ale temperaturii și dimensiunii cipului.
Noul studiu este „o lucrare frumoasă”, spune fizicianul Szymon Pustelny de la Universitatea Jagiellonian din Cracovia, Polonia. Deși fizica din spatele noii busole este în mare măsură cunoscută, „au reușit să-și arate aplicația frumoasă”, spune el.
În comparație cu modelele anterioare, noua busolă este mai robustă împotriva zgomotului de interferență provenit de la coliziuni aleatorii dintre atomi și alte surse, spune coautorul studiului Valera Yudin de la Institutul de Fizică Laser din Novosibirsk, Rusia. Mai mult, aceste busole ar fi mici și ar consuma foarte puțină energie.
Dar înainte ca busola optică să apară legată de curele cercetașilor, prototipul de laborator trebuie testat pe teren. „Pentru a vorbi despre aplicații reale”, avertizează Pustelny, „trebuie făcută multă muncă”.