Dentro de cada átomo de rubidio-87 hay un pequeño imán: el espín del núcleo y el espín del electrón. En un campo externo intenso, estos imanes dejan de influirse mutuamente y se alinean por separado, como dos brújulas independientes. En este régimen trabaja el nuevo sensor SASHMAG: detecta el momento en que los átomos absorben la luz del láser y, a partir de la frecuencia de esa absorción, determina el campo magnético.
El haz láser atraviesa dos veces la nube de vapor de rubidio: en un sentido y en el contrario. Los átomos que se mueven hacia el haz ven la luz ligeramente más "azul", y los que huyen, ligeramente más "roja". En condiciones normales, esto desdibuja la señal, pero los haces enfrentados compensan el desplazamiento Doppler y solo quedan picos de absorción nítidos. Cada pico corresponde a una orientación muy concreta del imán atómico.
Para entender cómo se comportan exactamente los átomos en un campo intenso, los científicos construyeron un modelo basado en las ecuaciones de Bloch. Este tiene en cuenta cómo los átomos transitan entre niveles de energía, cómo la luz del láser satura las transiciones y cómo el movimiento térmico ensancha las líneas. El modelo coincidió con el experimento hasta el ancho de línea, lo que significa que ahora se pueden predecir los espectros de antemano para cualquier condición.
El campo no se calcula a mano, sino automáticamente: el programa prueba posibles valores del campo y encuentra aquel en el que las frecuencias calculadas de las líneas coinciden mejor con las medidas. Este enfoque ya da resultados fiables, y en el futuro permitirá entrenar redes neuronales con datos sintéticos, de modo que el sensor pueda trabajar aún más rápido y de forma más autónoma.
La magnetometría no solo se necesita en los laboratorios. En los aparatos de resonancia magnética, el campo alcanza 1,5–3 teslas y hay que controlarlo con gran precisión. En los reactores de fusión, los campos magnéticos contienen el plasma sobrecalentado, y cualquier desviación mínima puede arruinar la reacción. Un sensor basado en rubidio-87 es un paso para que estas mediciones sean más baratas y accesibles.
El rubidio-87 es el mismo átomo en el que se basan los relojes más precisos del mundo. Su frecuencia de transición se usa para definir el segundo, y ahora también ayuda a medir campos magnéticos.
En la novela 'El marciano' de Andy Weir, el protagonista usa el campo magnético para navegar por Marte; unos magnetómetros precisos harían realidad esa tarea.