Ett team av fysiker och ingenjörer knutna till flera institutioner i Kina har utvecklat en ny sorts liten, mycket känslig gravimeter som kan fungera stabilt i rumstemperatur. I deras projekt, rapporterat i tidskriften Physical Review Letters, gruppen utvecklade en strategi med dubbla magneter som använde en laser för att mäta förändringar i gravitationen.
Gravitationsmätningsanordningar har funnits under en tid. Tyvärr har de två huvudtyperna nackdelar - de som är baserade på små oscillatorer tenderar att åldras snabbt, vilket resulterar i förlust av precision. Och de som är baserade på supraledande material kräver kalla behållare, vilket innebär att de använder mycket ström och är svåra att flytta runt. I denna nya insats tog forskargruppen ett nytt tillvägagångssätt.
De byggde en enhet med en stor magnet inuti ett skåp fäst på dess topp i mitten. De lade sedan till en mindre magnet under den och placerade den i ett fältavstötande grafitskal. Den motsatta magnetismen fick den mindre magneten att sväva. Den lätta avstötningen resulterade också i vertikala svängningar – genom att justera utrymmet mellan magneterna kunde teamet reducera det till bara 1 Hz.
Teamet lade sedan till en tråd som hängde ner från den större magneten - dess rörelse, upp eller ner, representerade förändringar i gravitationskraften. Den rörelsen mättes med en vertikal laser som upplevde olika grader av intensitet när den blockerades av tråden när den rörde sig – mätning av sådana förändringar gjorde det möjligt att beräkna mängden gravitation som upplevdes av enheten.
Teamet testade sin enhet genom att placera den i en vakuumkammare i flera veckor, så att den kunde sätta sig. De använde den sedan för att mäta gravitationen från månen och solen under de följande fem dagarna. De jämförde sedan resultaten med förutsagda värden och fann att deras signal visade svängningar som representerade variationer i gravitationsacceleration på upp till cirka 10 −7 av standardvärdet, som de beskriver som mycket exakt.
Teamet beskriver sitt arbete som en proof-of-concept-enhet och föreslår att ytterligare arbete sannolikt skulle leda till förfining, vilket i sin tur borde leda till ännu större precision. De planerar också att göra enheten mer fysiskt robust så att den tål att flyttas från plats till plats.
Mer information: Yingchun Leng et al, Measurement of the Earth Tides with a Diamagnetic-Levitated Micro-Oscillator at Room Temperature, Physical Review Letters (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.123601
Journalinformation: Fysiska granskningsbrev
© 2024 Science X Network
