42 йоктоньютона

42 йоктоньютона, или 42*10^-24 ньютона — сила, воздействовашая на облако из 1200 атомов рубидия, охлажденных почти до нуля кельвинов в ходе уникального эксперимента ^[1], проведённого учёными из национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли. Это самая слабая сила, когда либо измеренная человеком. Она всего в четыре раза превышает теоретический минимум (стандартный квантовый предел ^[2]), ниже которого никакую силу измерить невозможно из-за фундаментальных ограничений квантовой механики. Предыдущий «рекорд слабости» (174 йоктоньютона) был поставлен ^[3] в 2010 году.

Схема опыта показана на рисунке. Облако атомов рубидия используется в качестве механического осциллятора. Атомы удерживаются в оптической ловушке — между фронтами стоячей световой волны, которую поддерживают лазеры A и B с длиной волны 860 и 840 нм. Такая ловушка позволяет удерживать облако атомов в нужном месте, не нагревая их. Модулируя амплитуду лазера B, можно заставить осциллятор колебаться с определённой частотой. Колебания регистрируются по изменению фазы третьей световой волны, проходящей через облако. Зная массу осциллятора и величину его отклонения под воздействием внешней силы, можно эту силу вычислить.

Измерение таких малых сил имеет большое практическое значение для развития научного инструментария. Новый метод измерения может найти применение в детекторах гравитационных волн и в сканирующих атомно-силовх микроскопах ^[4]. Учёные, осуществившие рекордное измерение, говорят, что подойти ещё ближе к стандартному квантовому пределу можно будет, если получится охладить осциллятор ещё сильнее и улучшить чувствительность оптического детектора.

Автор: ilya42

Источник ^[5]