Как услышать сверхнизкие частоты без антенны экспресс
Радиоволны, которые колеблются реже одного раза в секунду, проходят сквозь землю и воду почти без потерь. Такие сигналы используют для связи с подводными лодками и для поиска полезных ископаемых. Но обычная антенна для них нужна длиной в сотни метров, а чувствительность оставляет желать лучшего. Физики предложили заменить антенну облачком атомов рубидия в стеклянной колбе.
Атомы рубидия умеют чувствовать электрическое поле: оно слегка меняет их внутренние уровни энергии. Лазерный луч подсвечивает атомы, и по изменению поглощения света можно судить о поле. Проблема в том, что стекло колбы экранирует медленные колебания — как металлическая сетка не пропускает длинные волны. Исследователи покрыли стенки колбы тонким слоем парафина. Атомы, сталкиваясь с парафином, не теряют чувствительность, а поле проходит внутрь почти без искажений.
Чтобы выделить слабый сигнал на фоне шумов, физики включили дополнительное модулирующее поле и синхронный детектор — это как настройка радиоприёмника на нужную станцию, только вместо ручки крутилки — вспомогательное колебание. В итоге датчик заработал в диапазоне от 0,5 герц до 10 килогерц. На частоте 1 герц чувствительность составила 819 микровольт на сантиметр за корень из герца — это значит, что поле слабее, чем от батарейки на расстоянии вытянутой руки, уже можно заметить.
Такой датчик не требует металлических электродов и работает при комнатной температуре. Его можно сделать размером со спичечный коробок. В будущем подобные устройства помогут слушать «пульс» Земли — медленные электрические колебания, вызванные движением магмы, приливами или грозами за горизонтом.
Частота 0,5 герц — это одно колебание за две секунды. Такие волны длиннее, чем расстояние от Земли до Луны, если бы они распространялись в вакууме.
В сериале «Пространство» подводные базы связываются с кораблями на орбите с помощью сверхдлинных волн — теперь такой канал можно сделать карманным.