Atomik manyetometreler, iki yeni geometri kullanarak zayıf, yakındaki radyo frekansı kaynaklarını tespit etmek için arka plan alanlarını filtreleyebilir. Araştırmacılar manyetik alanları ölçmek için doğal manyetitten yapılmış ilk manyetik pusulalardan modern kriyojenik olarak soğutulmuş süper iletken kuantum girişim cihazlarına kadar çok çeşitli teknikler kullanmışlardır. Şimdi, Virginia’daki George Mason Üniversitesi’nden Robert Cooper ve meslektaşları tarafından bunlara iki tane daha eklendi. Bunlar, optik olarak pompalanan atomik manyetometre olarak bilinen yüksek hassasiyetli bir ekipmanın varyasyonları olan “içsel radyo frekansı gradyometrelerini” gösteren ilk kişilerdir. Bu araçlar, arka plan alanlarından silik ve belirsiz olan yerel radyo frekansı kaynaklarını tespit etmek için uygundur.
Gradyometre ve Manyetometre Nasıl Çalışır?
Dünyanın manyetik alanı bir manyetometre ve bir gradyometre ile ölçülür. Cevher yatakları veya UXO gibi demir içeren maddeler de dahil olmak üzere bu alandaki yerel farklılıklar varyasyonlara neden olur. Genel manyetik alandan bu yerel sapmayı ölçerek demirli nesnelerin ve toprak katmanlarının konumunu belirlemek mümkündür. Gradyometre adı verilen bir manyetometre manyetik alandaki değişiklikleri (alanın gradyanı) ölçer. Bu, bir manyetometreye kıyasla Dünya’nın manyetik alanındaki lokalize değişimlere karşı ölçüm hassasiyetini ve duyarlılığını artırır. Her iki ölçüm tekniği de suya uygulanabilir.
Yazımıza tekrardan dönersek;
Optik olarak pompalanan bir atomik manyetometrenin çekirdeği, dairesel polarize bir lazer olan optik pompa tarafından spinleri hizalanan bir alkali atomları gazından oluşur. Bu atomların spin ekseni, harici bir manyetik alanın varlığıyla bozulur ve bu da aynı şekilde gazdan iletilen ikinci, doğrusal polarize bir lazer olan prob ışınının polarizasyon yönünde bir kayma olarak ortaya çıkar.
Cooper ve ekibinin cihazlarında sonda ışınının alkali gaz içinden tekrar tekrar geçmesi, cihazın zayıf alanlara karşı hassasiyetini en üst düzeye çıkarıyor. Bir konfigürasyonda, yüksek güçlü bir sonda ışını, iki buhar hücresi üzerinden iki kez geçerek M şeklindeki tek bir yolda gazın içinden geçiyor.
Diğerinde ise düşük güçlü bir ışın, üst üste binen V şeklindeki kanallar boyunca tek bir buhar hücresinden 46 kez geçiyor.
Araştırmacılar, her iki cihazın ışın hattına, ışığın polarizasyon yönünü 180° döndüren optik bir bileşen olan bir yarım dalga plakası yerleştiriyor. Bu kayma, zayıf, yerel kaynaklardan gelen alan gradyanlarının öne çıkmasını sağlıyor çünkü tek tip bir arka plan alanı tarafından ışın üzerine basılan herhangi bir polarizasyon sinyalini iptal ediyor. Uzun menzilli radyo frekansı iletişimi ve navigasyon, düşük alanlı nükleer manyetik rezonans ve karanlık madde keşfi gibi uygulamaların tümü bu tür kaynakların ölçülmesinden yararlanabilir.
Kaynak: physics.aps.org/articles/v15/s162
