Создан рекордно чувствительный силомер

Лазерная ловушка, использованная в опыте
Лазерная ловушка, использованная в опыте

Группа физиков из Испании и Швейцарии собрала самый маленький и чувствительный детектор механического воздействия. Устройство способно зафиксировать силу в 20 зептоньютонов: 2*10-21. Подробности со ссылкой на статью исследователей в журнале Nature Physics приводит Исследовательский институт фотоники, ICFO.

В опыте ученых кремниевая шарообразная частица диаметром около 75 нанометров была подвешена в сфокусированном луче инфракрасного лазера с длиной волны около микрометра. Шарик был значительно меньше длины волны и не мог отражать или преломлять свет, но в электромагнитном поле превращался в электрический диполь. На него действовала сила, направленная в сторону максимума интенсивности света, поэтому градиент электромагнитного поля (спад интенсивности света) действовал подобно обычной пружинке: при отклонении частицы от фокуса возникала сила, стремящаяся вернуть шарик обратно. А чтобы опыту не мешали столкновения с молекулами воздуха, из лазерной ловушки выкачали воздух. Подвешенная в вакууме частица оказалась одним из самых добротных механических осцилляторов.

Добротностью колебательной системы называют параметр, показывающий то, во сколько раз запасы энергии частицы больше потерь в одном периоде колебаний. Чем она выше, тем ближе колебания к гармоническим, то есть описываемых синусоидальной кривой, и тем проще заметить действие на систему посторонней силы. Ученые обнаружили, что воздействие на частицу с силой в несколько десятков зептоньютонов (один зептоньютон -10-21 ньютон) уже меняет частоту колебаний на один герц и это изменение можно обнаружить.

Возможность измерять очень маленькие силы, как считают создатели нового прибора, может пригодиться при поиске отклонений от закона всемирного тяготения, при измерении силы Казимира и даже эффектов, связанных с изменением спина атомных ядер.

Применение для измерения малых сил систем, аналогичных макроскопическим динамометрам, невозможно. Статическое отклонение пружины в случае микрочастиц теряется на фоне помех, поэтому обычно для обнаружения слабых сил используют другой эффект, изменение частоты колебаний микроскопического маятника.

подписатьсяОбсудить
Шедевр под носом
Самые популярные фотографии Instagram за сентябрь
Рожать нельзя помиловать
Как живет страна, где за аборт можно получить 10 лет тюрьмы
Джентльмен из песочницы
10 ярких поступков детей, поставивших на место знаменитостей и политиков
Богат бедняк мечтами
Фотопроект о реальности и фантазиях бездомных людей
Осенний набор
Все премьеры Парижского автосалона
Париж-2016
Репортаж с Парижского моторшоу: день первый
Великий увозитель
Все, что нужно знать о новом Land Rover Discovery, в 27 фотографиях
Лошади на литры
Самые вместительные машины с моторами мощностью 600 л.с. и больше
Стенка на стенку
Джоконда, покемон и Корлеоне с Чебурашкой — лучшее от уличных художников Москвы
«За годы ожидания мы выдохлись. Живем сейчас где попало»
История покупателей жилья, заселенных в недостроенные дома в Подмосковье
«Мне угрожали, обещали закатать в асфальт»
История валютной ипотечницы, которая прошла оба кризиса и ни о чем не пожалела
Что-то пошло не так
Как выглядят населенные насекомыми города, жизнь без неба и море над головой
Кто купил Америку
Десять человек, которым на самом деле принадлежат земли США