Een team van natuurkundigen en ingenieurs verbonden aan verschillende instellingen in China heeft een nieuw soort kleine, zeer gevoelige gravimeter ontwikkeld die stabiel kan werken bij kamertemperatuur. In hun project, gerapporteerd in het tijdschrift Physical Review Letters, de groep ontwikkelde een dubbele magneetstrategie waarbij een laser werd gebruikt om veranderingen in de zwaartekracht te meten.

Zwaartekrachtmeetapparatuur bestaat al een tijdje. Helaas hebben de twee belangrijkste typen nadelen:die op basis van kleine oscillatoren hebben de neiging snel te verouderen, wat resulteert in verlies aan precisie. En die op basis van supergeleidende materialen vereisen koude containers, wat betekent dat ze veel stroom verbruiken en moeilijk te verplaatsen zijn. Bij deze nieuwe poging heeft het onderzoeksteam een ​​nieuwe aanpak gekozen.

Ze bouwden een apparaat met een grote magneet in een kast die in het midden aan de bovenkant was bevestigd. Vervolgens plaatsten ze er een kleinere magneet onder en plaatsten deze in een veldafstotende grafietmantel. Het tegengestelde magnetisme zorgde ervoor dat de kleinere magneet zweefde. De lichte afstoting resulteerde ook in verticale trillingen. Door de ruimte tussen de magneten aan te passen, kon het team deze terugbrengen tot slechts 1 Hz.

Het team voegde vervolgens een draad toe die aan de grotere magneet naar beneden hing; de beweging ervan, omhoog of omlaag, vertegenwoordigde veranderingen in de zwaartekracht. Die beweging werd gemeten met behulp van een verticale laser die een verschillende mate van intensiteit ervoer toen deze werd geblokkeerd door de draad terwijl deze bewoog. Door dergelijke veranderingen te meten, kon de hoeveelheid zwaartekracht worden berekend die het apparaat ondervond.

Het team testte hun apparaat door het een aantal weken in een vacuümkamer te plaatsen, zodat het kon bezinken. Vervolgens gebruikten ze het om de zwaartekracht van de maan en de zon gedurende de volgende vijf dagen te meten. Vervolgens vergeleken ze de resultaten met voorspelde waarden en ontdekten dat hun signaal oscillaties vertoonde die variaties in de zwaartekrachtversnelling vertegenwoordigden van maximaal ongeveer 10 ⁻⁷ van de standaardwaarde, die zij als zeer nauwkeurig omschrijven.

Het team beschrijft hun werk als een proof-of-concept-apparaat en suggereert dat verder werk waarschijnlijk tot verfijning zou leiden, wat op zijn beurt tot nog grotere precisie zou moeten leiden. Ze zijn ook van plan het apparaat fysiek robuuster te maken, zodat het bestand is tegen verplaatsing van locatie naar locatie.

Meer informatie: Yingchun Leng et al., Meting van de getijden op aarde met een diamagnetische zwevende micro-oscillator bij kamertemperatuur, Physical Review Letters (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.123601

Journaalinformatie: Fysieke beoordelingsbrieven

© 2024 Science X Netwerk