داخل كل ذرة روبيديوم-87 يوجد مغناطيس صغير — لف مغزلي للنواة ولف مغزلي للإلكترون. في مجال خارجي قوي، تتوقف هذه المغناطيسات الصغيرة عن التأثير في بعضها البعض وتصطف بشكل مستقل، مثل بوصلة مستقلة. في هذا الوضع يعمل المستشعر الجديد SASHMAG: فهو يلتقط اللحظة التي تمتص فيها الذرات ضوء الليزر، ومن تردد هذا الامتصاص يحدد المجال المغناطيسي.
يمر شعاع الليزر عبر سحابة بخار الروبيديوم مرتين — في الاتجاه الأمامي والخلفي. الذرات التي تطير باتجاه الشعاع ترى الضوء أكثر زرقة قليلاً، بينما الذرات الهاربة تراه أكثر احمرارًا. في الظروف العادية يؤدي هذا إلى تشويش الإشارة، لكن الحزم المتقابلة تعوض انزياح دوبلر، وتبقى فقط قمم امتصاص حادة. كل قمة تقابل اتجاهًا محددًا بدقة للمغناطيس الذري.
لفهم كيفية تصرف الذرات في المجال القوي، بنى العلماء نموذجًا يعتمد على معادلات بلوخ. يأخذ النموذج في الاعتبار كيفية انتقال الذرات بين مستويات الطاقة، وكيف يشبع ضوء الليزر التحولات، وكيف تؤدي الحركة الحرارية إلى توسيع الخطوط. تطابق النموذج مع التجربة بدقة تعادل عرض الخط — وهذا يعني أنه يمكن الآن التنبؤ بالأطياف مسبقًا لأي ظروف.
لا يُحسب المجال يدويًا، بل تلقائيًا: يفحص البرنامج القيم المحتملة للمجال ويجد القيمة التي تجعل الترددات المحسوبة للخطوط تتطابق بشكل أفضل مع الترددات المقاسة. هذا النهج يعطي نتائج موثوقة بالفعل، وفي المستقبل سيسمح بتدريب الشبكات العصبية على بيانات اصطناعية — عندها سيتمكن المستشعر من العمل بشكل أسرع وأكثر استقلالية.
قياس المغناطيسية ليس ضروريًا فقط في المختبرات. في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي يصل المجال إلى 1.5–3 تسلا، ويجب التحكم فيه بدقة عالية. في مفاعلات الاندماج النووي، تحبس المجالات المغناطيسية البلازما شديدة الحرارة، وأي انحراف بسيط قد يدمر التفاعل. المستشعر القائم على الروبيديوم-87 هو خطوة نحو جعل هذه القياسات أرخص وأكثر توفرًا.
الروبيديوم-87 هو نفس الذرة التي تعمل بها أدق الساعات في العالم. يُستخدم تردد انتقاله لتحديد الثانية، والآن يساعد في قياس المجالات المغناطيسية.
في رواية «المريخي» لأندي وير، يستخدم البطل المجال المغناطيسي للملاحة على المريخ — والمغناطيسيات الدقيقة ستجعل هذه المهمة حقيقية.