Крошечная стеклянная бусина висит в луче лазера, как пылинка в солнечном свете. Вокруг неё — разреженный газ: атомы криптона, ксенона и тяжёлые молекулы шестифтористой серы. Они сталкиваются с бусиной, и каждый удар передаёт ей крошечный импульс — как горошина, брошенная в натянутую простыню, заставляет её дрожать.
Авторы работы зафиксировали эти смещения и восстановили силу каждого отдельного удара. Оказалось, что частота ударов точно показывает, сколько газа вокруг: считаешь удары — знаешь давление. А ещё по характеру дрожания можно определить температуру поверхности бусины. Самые слабые толчки, которые удалось разглядеть, несут импульс всего 200 килоэлектронвольт, делённых на скорость света, — это в триллионы раз меньше, чем импульс летящего комара.
Такой чувствительный «нанобарометр» может стать новым эталоном для измерения давления в вакууме — без ртутных столбов и мембран, просто по счёту ударов молекул. А в будущем подобные левитирующие датчики помогут изучать, как частицы взаимодействуют друг с другом на самых малых расстояниях.
Если бы на месте бусины был футбольный мяч, а молекулы газа были размером с теннисные мячи, то для точного измерения давления пришлось бы считать около миллиарда ударов в секунду.