Физики поставили рекорд, измерив самую слабую из когда-либо регистрировавшихся сил в 174 йоктоньютона (йокто означает 10
-24). Статья исследователей пока не напечатана в рецензируемом научном журнале, но ее препринт доступен на сайте arXiv.org. Коротко о работе сообщает австралийский портал ABC.
В своих экспериментах ученые использовали так называемую ловушку Пеннинга - устройство, которое позволяет удерживать заряженные частицы при помощи электрического и магнитного полей. Физики "поймали" в ловушку несколько десятков ионов бериллия, охлажденных до температуры 0,5 микрокельвина (ноль кельвинов, или абсолютный ноль температур, равен минус 273,15 градуса Цельсия). Экстремальное охлаждение было необходимо для того, чтобы максимально избавиться от тепловых перемещений атомов бериллия.
В таком "неподвижном" состоянии ионы бериллия становятся очень чувствительны к колебаниям магнитного или электрического поля, которые заставляют их перемещаться. Изменяя характеристики полей, авторы работы заставляли ионы "подпрыгивать" в ловушке.
Чтобы определить, насколько сильно переместились ионы (используя этот параметр, можно определить, каково было значение сдвинувшей их силы), ученые использовали лазер - они направляли в ловушку луч и измеряли допплеровский эффект. Этим термином обозначают изменение частоты и длины волны излучения в зависимости от движения его источника или приемника. Если ионы двигались в сторону источника излучения, то отраженный от них луч лазера имел чуть более высокую частоту, чем исходный. Если же ионы удалялись, то частота была ниже.
Полученное учеными значение силы на три порядка меньше, чем все значения, измеренные до сих пор. Например, недавно другому коллективу исследователей удалось измерить тягу "светового двигателя" на микроскопической бусине - она оказалась равна 10-15 ньютонов. Авторы исследования полагают, что их данные пригодится специалистам, работающим в сфере нанотехнологий и миниатюризации компьютерных чипов.
