Когда самолёт заходит на посадку или подводная лодка идёт вслепую, навигатору нужен прибор, который не теряет нить движения. Обычные гироскопы на атомных волнах очень точны, но у них есть каприз: сигнал повторяется, как узор на обоях, и после половины шага узор начинает казаться тем же самым. Прибор перестаёт понимать, где он.
В новой работе этот каприз обошли. Взяли непрерывный поток атомов рубидия, охладили его поперёк движения и пропустили через две лазерные линейки. Атомы, как пловцы, ныряют в волны света, и по тому, как они выныривают, видно, куда и насколько быстро движется вся установка. Раньше следили за одним гребнем волны, а теперь — за всей чередой гребней, и лазер сам подстраивает частоту, чтобы не сбиться.
Прибор проверяли тысячу секунд подряд: за это время он накопил ошибку всего четыре микрограмма по ускорению и четыре десятитысячных градуса в час по вращению. Для сравнения: за час стрелка такого компаса отклонится меньше, чем на толщину волоса, если смотреть с расстояния вытянутой руки.
Теперь атомные датчики могут не просто показывать красивые картинки интерференции, а работать как настоящие навигационные приборы. Это шаг к тому, чтобы самолёты, корабли и спутники ориентировались по квантовым законам без помощи GPS.
Рубидий — мягкий металл, который плавится уже при 39 градусах Цельсия. В датчике его атомы охлаждают лазером почти до абсолютного нуля, чтобы они двигались медленно и ровно, как строй солдат на параде.