Chercheurs au Canada, les États-Unis et l'Europe ont mis au point une nouvelle façon de mesurer à distance le champ magnétique terrestre en zappant une couche d'atomes de sodium flottant à 100 kilomètres au-dessus de la planète avec des lasers au sol.

La technique, documenté cette semaine dans Communication Nature , comble un fossé entre les mesures effectuées à la surface de la Terre et à une altitude beaucoup plus élevée par les satellites en orbite.

"Le champ magnétique à cette altitude dans l'atmosphère est fortement affecté par des processus physiques tels que les tempêtes solaires et les courants électriques dans l'ionosphère, ", explique Paul Hickson, astrophysicien à l'Université de la Colombie-Britannique (UBC) et auteur de l'article.

"Notre technique ne mesure pas seulement la force du champ magnétique à une altitude traditionnellement cachée, il a l'avantage secondaire de fournir de nouvelles informations sur la météo spatiale et les processus atomiques qui se produisent dans la région. »

Les atomes de sodium sont continuellement déposés dans la mésosphère par des météores qui se vaporisent lorsqu'ils pénètrent dans l'atmosphère terrestre. Chercheurs de l'Observatoire européen austral (ESO), l'Université de Mayence et l'UBC ont utilisé un laser au sol pour exciter la couche d'atomes de sodium et surveiller la lumière qu'ils émettent en réponse.

"Les atomes de sodium excités vacillent comme des toupies en présence d'un champ magnétique, " explique Hickson. " Nous ressentons cela comme une fluctuation périodique de la lumière que nous surveillons, et peut l'utiliser pour déterminer la force du champ magnétique."

Hickson et UBC Ph.D. l'étudiant Joschua Hellemeier a développé l'instrument de comptage de photons utilisé pour mesurer la lumière revenant des atomes de sodium excités, et participé à des observations menées dans les observatoires astronomiques de La Palma.

L'équipe de l'ESO, dirigé par Bonaccini Calia, pionnier de la technologie laser de pointe pour l'optique adaptative astronomique utilisée dans l'expérience. Chef de projet Felipe Pedreros et Dmitry Budker (Université Johannes Gutenberg), Simon Rochester et Ronald Holzloehner (ESO), experts en interactions laser-atome, a dirigé l'interprétation théorique et la modélisation de l'étude.