كيف نسمع الترددات المنخفضة للغاية دون هوائي سريع
تمر الموجات الراديوية التي تتأرجح أقل من مرة واحدة في الثانية عبر الأرض والماء دون خسائر تذكر. تُستخدم هذه الإشارات للاتصال بالغواصات والبحث عن المعادن. لكن الهوائي العادي لهذه الموجات يحتاج إلى طول مئات الأمتار، وحساسيته تترك الكثير مما هو مرغوب فيه. اقترح الفيزيائيون استبدال الهوائي بسحابة من ذرات الروبيديوم في قارورة زجاجية.
تستطيع ذرات الروبيديوم استشعار المجال الكهربائي: فهو يغير مستويات طاقتها الداخلية قليلاً. يضيء شعاع ليزر الذرات، ومن خلال تغير امتصاص الضوء يمكن الحكم على المجال. المشكلة هي أن زجاج القارورة يحجب التذبذبات البطيئة — تمامًا كما لا تسمح الشبكة المعدنية بمرور الموجات الطويلة. قام الباحثون بتغطية جدران القارورة بطبقة رقيقة من البارافين. الذرات التي تصطدم بالبارافين لا تفقد حساسيتها، ويمر المجال إلى الداخل دون تشويه تقريبًا.
لعزل الإشارة الضعيفة عن الضوضاء، شغّل الفيزيائيون مجالًا تعديليًا إضافيًا وكاشفًا متزامنًا — يشبه ضبط جهاز راديو على محطة معينة، لكن بدلاً من مقبض الضبط، هناك تذبذب مساعد. ونتيجة لذلك، عمل المستشعر في نطاق من 0,5 هرتز إلى 10 كيلوهرتز. عند تردد 1 هرتز، بلغت الحساسية 819 ميكروفولت لكل سنتيمتر لكل جذر هرتز — وهذا يعني أنه يمكن ملاحظة مجال أضعف من مجال بطارية على مسافة ذراع ممدودة.
لا يتطلب هذا المستشعر أقطابًا معدنية ويعمل في درجة حرارة الغرفة. يمكن تصنيعه بحجم علبة كبريت. في المستقبل، ستساعد هذه الأجهزة في سماع «نبض» الأرض — التذبذبات الكهربائية البطيئة الناتجة عن حركة الصهارة أو المد والجزر أو العواصف الرعدية وراء الأفق.
التردد 0,5 هرتز يعني تذبذبًا واحدًا كل ثانيتين. هذه الموجات أطول من المسافة بين الأرض والقمر إذا انتشرت في الفراغ.
في مسلسل «الفضاء» تتواصل القواعد تحت الماء مع السفن في المدار باستخدام موجات فائقة الطول — الآن يمكن جعل هذه القناة بحجم الجيب.