Yeni Kuantum Yerçekimi Sensörü, Dünya Yüzeyinin Altını Eşsiz Detaylarla İnceliyor

Gezegenimiz dilimlere ayrılıp bir kesit olarak görülebilseydi, yeraltında ne olduğu hakkında çok daha fazla şey keşfedebilirdik ancak bu gerçekten mümkün olmadığından, bunun yerine çeşitli başka yöntemlere güvenmek zorundayız.

Bu alanda yeni bir yaklaşım henüz kanıtlandı: Kuantum yerçekimi gradiometresi adı verilen yeni geliştirilmiş bir cihaz, yeraltına bir metre gömülü bir tüneli başarılı bir şekilde tespit etmek için kullanıldı.

Tipik yerçekimi sensörleri, aynı ışık dalgalarının konumlarındaki küçük farklılıkları karşılaştırarak çalışır. Bu, büyük yapılar için iyi çalışır, ancak daha küçük gizli nesneler için, zeminin, ekipmanın ve hatta rastgele termal titreşimlerin sarsılması, ayrıntıların ortaya çıkarılmasını giderek zorlaştırır.

Kuantum yerçekimi sensörü, serbest düşen, ultra soğuk bulutlardaki atomların dalga benzeri doğasını kullanan ve sensörün çözünürlüğünü kökten iyileştiren bir filtre ekler. Yerçekiminin bu atomları nasıl etkilediğine dair neredeyse algılanamayan farklılıklar, altındaki zeminin bileşimini ortaya çıkararak, tüneller gibi zemindeki boşlukları açığa çıkarır.

Birleşik Krallık'taki Birmingham Üniversitesi'nden fizikçi Kai Bongs, “Bu, toplumu, insan anlayışını ve ekonomileri dönüştürecek algılamada bir 'Edison anı'” diyor. "Bu buluş sayesinde, keşfederken, inşa ederken ve onarırken kötü kayıtlara ve şansa bağlılığı sona erdirme potansiyeline sahibiz."

20 yıldan uzun süredir geliştirilmekte olan cihaz, bir tür atom interferometresidir. Zorluk, onları pratik olarak dış mekanlara yerleştirilebilecekleri bir boyut ve biçime sokmaktı.

Kuantum yerçekimi gradyometresi, laboratuvar dışındaki ilk gerçek dünya testini geçtiğine göre, yeraltında ne olduğunu bilmemiz gereken her türlü senaryoda faydalı olmak için bol miktarda potansiyel sunuyor.

Bu, örneğin yeni bir metro sisteminin temellerini atmak veya bir volkanik patlamayı tahmin etmeye çalışmak olabilir. Yeni araç, şu anda mevcut birçok alternatiften daha ucuz, daha hızlı ve daha kapsamlıdır ve ayrıca haritalamada daha güvenilir olacaktır.

Sensör, özellikle titreşimlerden, sıcaklıktaki değişikliklerden ve manyetik alanlardaki kaymalardan kaynaklanan parazitleri ortadan kaldırmada mükemmeldir. Bunların tümü, ekipman parçalarının yeraltında ne olduğunu anlamasını zorlaştırabilir.

Birmingham Üniversitesi'nden jeofizikçi George Tuckwell, "Maden çalışmaları, tüneller ve dengesiz zemin gibi zemin koşullarının tespiti, konut, sanayi ve altyapı tasarlama, inşa etme ve sürdürme yeteneğimiz için temel önemde" diyor.

"Bu yeni teknolojinin temsil ettiği gelişmiş yetenek, zemini nasıl haritaladığımızı ve bu projeleri nasıl ortaya çıkardığımızı değiştirebilir."

Bu "yeraltına açılan yeni pencere" çalışır durumda olsa da tespit edilebilecek yapıların boyutu ve derinliği ve bir yapının yoğunluğunun çevresinden ne kadar farklı olması gerektiği konusunda hala bazı sınırlamalar var.

Cihaz üzerinde geliştirme devam edecek ve araştırmacılar gelecekte daha taşınabilir ve kullanıcı dostu hale getirilebileceğinden eminler. Sensörün arkasındaki ekip, daha fazla çalışma ile 100 kata kadar daha hassas hale gelebileceğini söylüyor.

Araştırmacılar, yayınlanan makalelerinde "Önümüzdeki 5-10 yıl içinde pratik araçlarda bu tür bir performansın elde edilmesi bekleniyor" diye yazıyor.

Araştırma Nature'da yayınlandı.