Радиоприёмник, повёрнутый ребром к передатчику, молчит. Похожая беда у атомных магнитометров: при некоторых углах датчика к магнитному полю сигнал почти исчезает, и прибор слепнет. Инженеры годами искали способ заставить приёмник «слушать» одинаково хорошо со всех сторон. В новой работе световой луч внутри ячейки складывается в два перекрещенных луча, как два собеседника, которые перебивают друг друга, но вместе не молчат никогда.
Когда накачка выключается, атомы ещё какое-то время крутятся, как волчки, и эта прецессия затухает. Частота вращения зависит от магнитного поля, и именно её измеряет прибор. Раньше считалось, что две области работают независимо, но эксперимент показал: атомы, возбуждённые в одной области, частично переходят в другую. Эта перекрёстная связь, доля которой составила 0,28, объяснила, почему сигнал не исчезает ни при каком повороте.
Ошибка ориентации, то есть разница между измеренным и истинным полем при наклоне датчика, не превышает 0,7 нТл в поле 50 мкТл. Это как измерять длину футбольного поля с точностью до толщины волоса, даже если рулетку держать под углом. Замкнутый контур позволяет отслеживать быстрые изменения поля со скоростью до 10 000 нТл/с.
Такая точность уже сегодня нужна геологам, которые ищут руды по магнитным аномалиям, и навигаторам, работающим без GPS. В будущем датчик может стать основой векторного магнитометра, который определяет не только силу, но и направление поля. Для этого осталось решить, как переключать поле смещения и корректировать ошибку в реальном времени. Но главный барьер — мёртвая зона — уже снят, и радиоприёмник больше не молчит, как его ни поверни.
Диффузионная длина атомов рубидия за время зондирования составляет всего 0,6 мм, поэтому перекрёстные помехи возникают не из-за дальних перелётов, а из-за локального перемешивания вблизи среднего зеркала.