Луч света и несколько атомов рубидия — вот основа компаса, позволяющего измерять величину и направление магнитного поля с небывалой точностью.
Путеводный луч: Навигация и поляризация

Высокочувствительные компасы нужны, чтобы обнаружить нефть, предсказать землетрясение и, конечно же, для навигации (например, в случае выхода из стоя системы GPS). Такие компасы превосходно справляются с задачей определения величины магнитного поля, но вот чтобы выяснить, как оно направлено, необходимо иметь источник встроенного магнитного поля сравнения. Сопоставление внешнего магнитного поля с этим внутренним стандартом позволяет компасу определить ориентацию магнитных линий, но точность полученных данных «может сильно варьироваться», говорит один из соавторов исследования, Александр Зибров, работающий в Гарвардском университете.

Зибров и его коллеги поставили перед собой цель — создать компас, который сможет определить величину и направление магнитного поля непосредственно. Они опирались на технологию, использующую магниточувствительное облако атомов и лазер. В ходе эксперимента ученые захватили несколько атомов рубидия-87 при температуре 45 °C и направили на них линейно поляризованное излучение. Облако атомов в данном случае действует как поляризационный фильтр. В присутствии магнитного поля ориентация атомов рубидия изменилась, что можно было зафиксировать по изменению параметров исходящего света. Сравнив их с данными по входящему лучу, исследователи смогли определить величину и направление магнитного поля.

Компасы на основе подобной технологии существовали и ранее, но, по словам Зиброва, они используют излучение с круговой поляризацией и другие способы воздействия на атомы, поэтому для восстановления характеристик магнитного поля требуются сложные математические модели. Новый компас в меньшей мере чувствителен к шумам, возникающим из-за случайных столкновений атомов и по другим причинам, говорит Валерий Юдин из Института лазерной физики СО РАН в Новосибирске, соавтор исследования. Кроме того, прибор меньше по размерам и потребляет очень мало энергии.

Экспериментальная установка позволила выявить поля с магнитной индукцией от 0,1 Гс (что меньше, чем у магнитного поля Земли) до 200 Гс (примерно такое поле создается небольшим железным магнитом). По словам исследователей, чувствительность приборов может быть изменена путем коррекции параметров системы (температуры, размеров чипа). Сейчас лабораторный прототип проходит испытания в полевых условиях.

Человеку требуется компас, чтобы ориентироваться при помощи магнитного поля Земли. А вот птицам такой прибор подарила сама природа. Они не просто чувствуют магнитные поля, они их видят. Читайте об этом — «Глазами малиновки».

По сообщению Science News