У атома цезия, как и у любого другого, есть энергетические уровни. Электрон может находиться на одном из них, как жилец на определённом этаже дома. Когда на атом действует переменное электрическое поле, этажи начинают сближаться. Но вместо того чтобы слиться в один, они расталкиваются, как одинаковые полюса магнитов. В спектре это выглядит как развилка на дороге: две линии подходят близко, но не пересекаются.
Учёные хотели понять, почему одни развилки широкие, а другие едва заметны. Оказалось, всё зависит от того, сколько шагов нужно сделать электрону, чтобы перебраться с одного этажа на другой. Иногда прямой переход запрещён, и электрону приходится идти в обход через соседние этажи. Это как пересадка в метро: если прямой линии нет, едешь через другую станцию. Чем больше пересадок, тем труднее перейти, и тем уже развилка на спектре.
Теперь, зная, при какой силе поля появляется каждая развилка, можно измерять неизвестные электрические поля. Это как использовать линейку, на которой деления нанесены не краской, а самой природой.
Избегаемые пересечения в ридберговских спектрах могут служить естественными калибровочными маркерами: их положение на шкале напряжённости поля известно с высокой точностью, что позволяет использовать их для самокалибровки атомных сенсоров без внешних эталонов.