Ученые разработали датчик, который поможет в поиске Темной материи
Датчик для измерения магнитных полей с чувствительностью, значительно превышающей чувствительность всех известных на сегодняшней день приборов такого рода, разработали исследователи ICFO, 8 февраля сообщает Phys.org.
Некоторые магнитные поля, например, возникающие при работе мозга, чрезвычайно слабы — в миллиард раз слабее поля Земли. Для обнаружения этих слабых полей требуются чрезвычайно чувствительные магнитометры.
В настоящее время изобретено множество экзотических технологий, включая сверхпроводящие устройства и атомные пары с лазерным зондированием. Даже примеси, которые придают некоторым алмазам их цвет, использовались в качестве магнитных датчиков. Однако до сих пор чувствительность всех этих технологий оставалась примерно на одном уровне, а это означает, что некоторые магнитные сигналы были просто слишком слабыми, чтобы их можно было обнаружить.
Физика описывает это ограничение величиной, называемой энергетическим разрешением на полосу пропускания ER. Это значение содержит в себе пространственное разрешение, продолжительность измерения и размер измеряемой области. Примерно в 1980 году сверхпроводящие магнитные датчики достигли уровня разрешения, равного постоянной планка ħ. С тех пор этот барьер не преодолен.
В этом исследовании ученые создали магнитный датчик на базе однодоменного конденсата Бозе-Эйнштейна. Этот конденсат был сделан из атомов рубидия и охлажден до температуры, близкой к абсолютному нулю.
При этих сверхнизких температурах атомы образуют магнитную сверхтекучую жидкость, которая реагирует на магнитные поля так же, как обычная стрелка компаса, но может переориентироваться с нулевым трением или вязкостью.
Исследователи показали, что их магнитометр с бозе-конденсатом обеспечивает энергетическое разрешение на полосу пропускания ER = 0,075 ħ, что в 17 раз лучше, чем у любой предыдущей технологии.
Полученные результаты подтверждают, что датчик способен обнаруживать ранее не обнаруживаемые поля. Эту чувствительность можно было бы еще больше повысить с помощью более совершенной техники считывания или с помощью конденсатов Бозе-Эйнштейна, изготовленных из других атомов.
Магнитометр на конденсате Бозе-Эйнштейна может быть непосредственно полезен при изучении физических свойств материалов и в поисках Темной материи Вселенной.
