Физики из Национального института стандартов и технологий (США) сумели зарегистрировать силу в 174 иН (йоктоньютон, 10^-24 Н), обновив рекорд чувствительности измерений.

В экспериментах использовались группы ионов бериллия ⁹Be⁺, помещенные в ловушку Пеннинга. Осевое и радиальное смещения заряженных частиц в такой ловушке контролируют сильное однородное магнитное поле (в данном случае было выбрано поле с индукцией в 4,5 Тл) и электрическое поле. Температура ионов понижалась до требуемых значений по методике доплеровского охлаждения.

Для того чтобы воздействовать на колеблющиеся ионы с некоторой силой, авторы подавали напряжение на один из электродов ловушки. Изменения фиксировались с помощью лазера по технологии измерения скорости с использованием эффекта Доплера.

Рис. 1. Ловушка Пеннинга (фото с сайта Nscl.Msu.Edu)

Наилучших результатов — регистрации действия силы в 174 иН — ученые добились в опытах с участием группы из 60 ± 5 ионов ⁹Be⁺. Это значение соответствует чувствительности в (390 ± 150) иН/Гц^1/2, более чем на три порядка превосходящей возможности наноразмерных механических резонаторов, которые измеряют аттоньютоны (10^-18 Н).

Чувствительность этого способа, что вполне естественно, увеличивается по мере сокращения числа удерживаемых в ловушке ионов; для одной частицы она, по расчетам авторов, должна составлять (50 ± 20) иН/Гц^1/2. Если число ионов, напротив, увеличить до 10⁶, система приобретет высокую чувствительность к электрическим полям (около 500 нВ/Гц^1/2).