Ricercatori in Canada, gli Stati Uniti e l'Europa hanno sviluppato un nuovo modo per misurare a distanza il campo magnetico terrestre, fulminando uno strato di atomi di sodio che galleggia a 100 chilometri sopra il pianeta con laser a terra.

La tecnica, documentato questa settimana in Comunicazioni sulla natura , colma un divario tra le misurazioni effettuate sulla superficie terrestre e ad un'altitudine molto più elevata dai satelliti in orbita.

"Il campo magnetico a questa altitudine nell'atmosfera è fortemente influenzato da processi fisici come tempeste solari e correnti elettriche nella ionosfera, ", afferma Paul Hickson, astrofisico dell'Università della British Columbia (UBC) e autore del documento.

"La nostra tecnica non solo misura la forza del campo magnetico ad un'altitudine che è stata tradizionalmente nascosta, ha il vantaggio collaterale di fornire nuove informazioni sulla meteorologia spaziale e sui processi atomici che si verificano nella regione".

Gli atomi di sodio vengono continuamente depositati nella mesosfera da meteore che vaporizzano quando entrano nell'atmosfera terrestre. Ricercatori dell'Osservatorio europeo meridionale (ESO), l'Università di Mainz e l'UBC hanno utilizzato un laser a terra per eccitare lo strato di atomi di sodio e monitorare la luce che emettono in risposta.

"Gli atomi di sodio eccitati oscillano come trottole in presenza di un campo magnetico, " spiega Hickson. "Lo percepiamo come una fluttuazione periodica nella luce che stiamo monitorando, e può usarlo per determinare l'intensità del campo magnetico."

Hickson e UBC Ph.D. lo studente Joschua Hellemeier ha sviluppato lo strumento di conteggio dei fotoni utilizzato per misurare la luce che ritorna dagli atomi di sodio eccitati, e ha partecipato alle osservazioni condotte presso gli osservatori astronomici della Palma.

Il team dell'ESO, guidato da Bonaccini Calia, ha aperto la strada alla tecnologia laser leader a livello mondiale per l'ottica adattiva astronomica utilizzata nell'esperimento. Responsabile del progetto Felipe Pedreros e Dmitry Budker (Johannes Gutenberg University), Simon Rochester e Ronald Holzloehner (ESO), esperti in interazioni laser-atomo, ha guidato l'interpretazione teorica e la modellazione per lo studio.