O echipă de la University of Science and Technology of China spune că a dezvoltat un magnetometru cuantic portabil, de dimensiunea unui creion, capabil să măsoare variații ale câmpului magnetic în condiții reale de mișcare și interferențe, inclusiv urmărirea unui tren de metrou care circula sub o stradă dintr-un oraș.
Dispozitivul, descris într-un studiu publicat pe 14 septembrie în revista „Acta Physica Sinica”, este prezentat de cercetători ca o tehnologie destinată inițial războiului antisubmarin. „Aceeași tehnologie era destinată războiului antisubmarin (ASW), unde detectarea anomaliilor magnetice ale unei nave scufundate este principalul mijloc de localizare”, a transmis echipa.
În testul urban, instrumentul a izolat perturbația magnetică produsă de tren din câmpul magnetic de fond al Pământului și a înregistrat distinct frânarea la intrarea în stație, oprirea și plecarea sub tracțiune, potrivit descrierii din studiu.
Magnetometrul funcționează prin trecerea luminii laser printr-o celulă mică cu vapori de rubidiu: schimbările câmpului magnetic modifică răspunsul atomilor și cantitatea de lumină transmisă, iar sistemul folosește această variație pentru a calcula intensitatea câmpului. Cercetătorii spun că sonda are un volum de 7 centimetri cubi (0,4 inci cubi), iar dispozitivul consumă 5 wați.
O problemă tehnică pentru astfel de instrumente este menținerea „blocării” pe frecvența de rezonanță a atomilor — un regim descris de autori ca un radio „blocat” pe un post. În câmpuri externe complexe, schimbările rapide, înclinarea sondei sau neuniformitățile pot duce la pierderea acestei blocări. „Fără acești algoritmi, magnetometrul ar pierde ușor blocarea («lock») în câmpuri externe complexe”, notează autorii.
Pentru a gestiona situația, echipa a folosit un algoritm care verifică atât intensitatea semnalului, cât și forma vârfului de rezonanță. Dacă sistemul pierde blocarea, scanează imediat întreg intervalul de frecvență pentru a regăsi centrul de rezonanță și își recapătă „lock”-ul în mai puțin de o secundă, potrivit studiului.
În domeniul frecvențelor joase, între 0,1 și 10 Hz, dispozitivul poate detecta variații extrem de mici ale câmpului magnetic, cu o sensibilitate de aproximativ 10 pT/√Hz. Autorii compară performanța de urmărire a schimbărilor rapide ale câmpului magnetic — „slew rate” — cu un magnetometru Mz al companiei americane QuSpin, despre care spun că are circa 10.000 nanotesla pe secundă. Dispozitivul descris în studiu ar ajunge la 25.200 nanotesla pe secundă, aproximativ de 2,5 ori mai mult.
Cercetătorii subliniază că există instrumente mai sensibile, precum SQUID și magnetometrele atomice SERF, care pot detecta câmpuri sub un femtotesla, dar care necesită de regulă temperaturi foarte joase sau ecranare magnetică completă, condiții greu de îndeplinit în teren sau în medii cu interferențe puternice.
Într-un test pe termen lung, dispozitivul a monitorizat câmpul magnetic al Pământului și a înregistrat o furtună geomagnetică severă, de nivel G4, pe 1 iunie anul trecut. Astfel de evenimente de „vreme spațială” pot provoca rezistență aerodinamică pentru sateliți și erori ale sistemelor de navigație, potrivit descrierii incluse în material. În acel episod, aurora a fost observată la latitudini mult mai joase decât de obicei, inclusiv în California, iar în Heilongjiang, China, a apărut o auroră roz rară.
Pentru verificare, datele colectate au fost comparate cu măsurători ale unei stații din rețeaua International Real-time Magnetic Observatory Network (INTERMAGNET) din Cheongyang, Coreea de Sud. Echipa spune că potrivirea a fost strânsă, inclusiv pentru formele de undă, sincronizarea vârfurilor și tendințele generale, iar dispozitivul a rulat mult timp fără oprire sau pierdere a blocării.
Într-un alt test, realizat „orb” pe un teren agricol de 40 pe 25 de metri, cercetătorii au folosit dispozitivul pentru a localiza o bară magnetică îngropată la aproximativ o jumătate de metru adâncime, scanând zona în model „serpentină”. Instrumentul a generat o hartă magnetică 2D și a indicat centrul anomalei, iar poziția estimată a corespuns bine cu locul real al barei, potrivit studiului.
Pe lângă aplicațiile militare, autorii enumeră utilizări potențiale precum navigație și poziționare, explorare minerală în teren, deminare, monitorizarea fluxului de trafic urban, diagnosticarea defectelor rețelelor de conducte metalice subterane, explorarea resurselor și căutarea munițiilor neexplodate.
Sursa: South Morning China Post
