(а) Схема диамагнитно-левитационного гравиметра. 
(b) Схема обнаружения смещения генератора. Лазерный луч фокусируется линзой. Медный провод помещается в точку фокуса, где чувствительность к смещению в направлении Z максимальна. 
(c) Измеренная кривая реакции напряжения на смещение в направлении Z (b). 
Фото: Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.123601.

Команда физиков и инженеров, связанных с несколькими институтами в Китае, разработала новый тип небольшого высокочувствительного гравиметра, который может стабильно работать при комнатной температуре. В своем проекте, о котором сообщается в журнале Physical Review Letters, группа разработала стратегию двойного магнита, где для измерения изменений гравитации использовался лазер.

Устройства для измерения силы тяжести существуют уже некоторое время. К сожалению, у двух основных типов есть недостатки: те, которые основаны на небольших генераторах, имеют тенденцию быстро стареть, что приводит к потере точности. А для тех, которые основаны на сверхпроводящих материалах, требуются холодные контейнеры, а это значит, что они потребляют много энергии и их трудно перемещать. В этой новой попытке исследовательская группа применила новый подход.

Они построили устройство с большим магнитом внутри шкафа, прикрепленным к его верхней части в центре. Затем они добавили под него магнит меньшего размера и поместили его в отталкивающую поле графитовую оболочку. Противоположный магнетизм заставил меньший магнит левитировать. Небольшое отталкивание также привело к вертикальным колебаниям — регулировка расстояния между магнитами позволила команде уменьшить его до 1 Гц.

Затем команда добавила провод, который свисал с большего магнита — его движение вверх или вниз отражало изменения гравитационного притяжения. Это движение измерялось с помощью вертикального лазера, который испытывал разную степень интенсивности, поскольку во время движения его блокировал провод — измерение таких изменений позволило рассчитать величину гравитации, испытываемую устройством.

Команда протестировала свое устройство, поместив его на несколько недель в вакуумную камеру, где оно стабилизировалось. Затем они использовали его для измерения гравитации Луны и Солнца в течение следующих пяти дней. Затем они сравнили результаты с прогнозируемыми значениями и обнаружили, что их сигнал отображает колебания, которые представляют собой изменения гравитационного ускорения примерно до 10^-7 от стандартного значения, которое они описывают как очень точное.

Команда описывает свою работу как доказательство концепции и предполагает, что дальнейшая работа, вероятно, приведет к усовершенствованию, которое, в свою очередь, должно привести к еще большей точности. Они также планируют сделать устройство более физически прочным, чтобы оно могло выдерживать перемещение с места на место.