Фізики з Гарвардського університету і Брюссельського вільного університету розробили техніку, що дозволяє вимірювати сили величиною в одиниці фемтоньютонів з точністю менше одного фемтоньютона в рідині. Такі слабкі взаємодії виявляються порівнянними з впливом від зіткнень, викликаних броунівським рухом молекул в рідині, тому виміряти їх безпосередньо дуже складно. З використанням оптичних методів вченим вдалося перевершити доступну раніше чутливість майже в сто разів. Дослідження опубліковано в журналі, коротко про нього повідомляє.
Як тіла, вплив на яке вимагалося виміряти, вчені вибрали кульки діаметром від 500 нанометрів до трьох мікрон. Кульки утримувалися в заданій точці за допомогою оптичного пінцету - сфокусованого променя лазера. Він фіксує діелектричну намистину на осі променя за рахунок градієнта електромагнітного поля, створюваного випромінюванням. Кульку поміщали під воду над скляною призмою, на яку був спрямований знизу слабкий промінь лазера. Кут падіння променя фізики вибрали таким, щоб досягалося повне внутрішнє відображення. При цьому з боку кульки виникало еванесцентне поле - особливий вид випромінювання, що експоненційно послаблюється зі збільшенням відстані від поверхні. Це випромінювання використовувалося для того, щоб виміряти, як сильно змістилася кулька від положення рівноваги.
Роль джерела вимірюваної сили виконав третій лазер, також розташований знизу від призми. Він був потужнішим, ніж вимірювальний лазер і точно також створював еванесцентне поле. Як і електромагнітне поле оптичного пінцету, третій лазер впливав на положення намистини, притягуючи її по градієнту до поверхні призми. Вчені заздалегідь теоретично оцінили зусилля, що викликається еванесцентним полем - його величина виявилася в межах від одиниць до десятків фемтоньютонів.
Для того, щоб краще виділити необхідний сигнал зміщення намистин з «шуму» від броунівського руху молекул води, автори модулювали сигнал третього лазера, з певною частотою поміщаючи на його шляху заслінку і прибираючи її. Збираючи статистику сигналу протягом 100 секунд фізикам вдалося виміряти силу, що діє з боку еванесцентного поля з точністю менше одного фемтоньютона. Крім того, дослідники відзначають, що досягнута чутливість на два порядку перевершує існуючі техніки.
За словами вчених, чутливість і точність методу дозволяє досліджувати раніше недоступні в рідких середовищах явища, наприклад, взаємодії зі світлом хіральних частинок. Головною вимогою для методики є можливість модулювати сигнал, а також усереднювати експериментальні дані на проміжках близько ста секунд. Тому для швидких процесів вона не підійде. Інші можливі застосування техніки включають дослідження властивостей живих клітин.