Испытана самая чувствительная система для измерения сил

Специалисты из американского Национального института стандартов и технологий (NIST) обновили рекорд чувствительности измерений, зарегистрировав самую маленькую в истории силу в 174 йоктоньютона (10^-24 Н).

Для установки рекорда учёные воспользовались ловушкой Пеннинга (Penning trap). В ней осевое и радиальное смещения заряженных частиц контролируются двумя полями – однородным магнитным (в данном опыте – с индукцией в 4,5 Тл) и электрическим (фото Uni-MAINZ).

Вначале группы ионов бериллия ⁹Be⁺ охладили по методу Допплера (Doppler cooling). Затем авторы воздействовали на частицы, подавая напряжение на один из электродов ловушки, и с помощью лазера фиксировали силу воздействия полей, изменяющую частоту вибрации ионов (laser Doppler velocimetry).

Самый лучший результат (упомянутые 174 иН) учёные зарегистрировали в опытах с группой из 60 ионов ⁹Be⁺. Эта сила почти на три порядка меньше предыдущего рекорда чувствительности, измерявшегося в аттоньютонах (10^-18 Н).

Чувствительность описанного специалистами NIST метода измерения возрастает по мере сокращения числа удерживаемых в ловушке ионов.

Статья физиков выложена в открытый доступ (PDF-документ) на arXiv.org.