Ученые изобрели световой компас

Высокочувствительные компасы необходимы для обнаружения нефти, эпицентров землетрясений, а также навигации в случае выхода из строя спутниковой системы GPS. Они хороши при определении размера (амплитуды) магнитного поля, но обычно их приходится подстраивать, дабы они также могли показать направление поля (сравнив его со своим внутренним полем). Качество данных при этом может сильно варьироваться, отмечает соавтор изобретения Александр Зибров из Гарвардского университета (США), сообщает Компьюлента.

Ученые намеревались создать компас, способный здесь и сейчас определять направление и размер магнитного поля. Для этого они прибегли к помощи магниточувствительного облака атомов и лазера. В ходе эксперимента в устройстве размером с фишку домино была захвачена группа атомов рубидия-87 при температуре 45 ˚C, после чего на них направили линейно поляризованный луч. Свет фильтровался таким образом, чтобы луч шел в том же направлении, что и свет, проходящий через поляризованные очки. В присутствии магнитного поля ориентация атомов менялась тем или иным способом, и эти изменения были хорошо видны в свете, свидетельствуя и об определенной величине, и о направлении магнитного поля.

Существуют и другие компасы на основе лазеров и атомов, подчеркивает г-н Зибров, но в их основе лежат циркулярно поляризованный свет и другие способы возбуждения атомов. Для определения магнитного поля после замеров они требуют приложения сложных математических моделей.

В ходе эксперимента компас смог обнаружить магнитные поля с индукцией от 0,1 Гс (меньше магнитного поля Земли) до 200 Гс (сильнее маленького железного магнита). Изменение температуры и размеров чипа позволит подстроить компас под определенные задачи.

По сравнению с предыдущими моделями новый компас лучше справляется с шумом, образующимся в результате случайных столкновений между атомами, а также исходящим от других источников, отмечает соавтор исследования Валерий Юдин из Института лазерной физики СО РАН (Новосибирск). Плюс к тому компас весьма мал и потребляет очень мало энергии.