Британские учёные разработали сверхточный квантовый гравиметр

Переносные квантовые гравиметры уже давно используются в геологии, геодезии, археологии.

Сверхчувствительные версии этих датчиков, необходимые для точного обнаружения крошечных изменений в гравитационном поле Земли, могут быть сбиты малейшей сейсмической вибрацией, но группа британских физиков из Бирмингемского университета заявляет, что решение найдено.

Учёные Кай Бонгс (Kai Bongs) и Майкла Холински (Michael Holynski) рассказали о том, что созданный ими атомный гравиметр успешно справляется с этой проблемой и может отлично работать в городских условиях. Это было продемонстрировано во время испытания прибора, когда под землёй, на глубине около метра, был обнаружен тоннель шириной 2 метра.

Исследователи полагают, что их разработка может быть использована для ускорения строительных и транспортных проектов, для осмотра структур под поверхностью, в том числе водных карманов, для улучшения прогнозирования извержений вулканов и даже - в будущем - для поиска признаков воды под поверхностью Марса.

Исследование британских физиков - первый случай, когда объект, спрятанный под землёй, был обнаружен с помощью квантовой технологии. Это важная веха. Успех открывает коммерческий путь к значительному улучшению картирования того, что находится под землей.

«Это «момент Эдисона» в восприятии, которое изменит общество, человеческое понимание и экономику, - сказал Кай Бонгс, руководитель отдела физики холодного атома в Бирмингемском университете. -Благодаря этому прорыву мы сможем перестать полагаться на удачу во время исследований, строительства, ремонта в городских условиях. Кроме того, подземная карта того, что в настоящее время невидимо, теперь стала значительным шагом вперед, положив конец ситуации, когда мы знаем об Антарктиде больше, чем о том, что находится на глубине нескольких метров под нашими ногами».

Новый гравиметр использует атомы, импульсы которых воздействуют на лазеры, чтобы исследовать гравитационное поле в двух разных точках.

Учёные утверждают, что их разработка позволит проводить более дешёвые и надёжные гравиметрические исследования - в десять раз быстрее, чем позволяют существующие сегодня методы.

Современные датчики гравитации сравнивают небольшие различия в положениях идентичных световых волн — это нормально для больших структур, но не для скрытых объектов. А новый тип датчика квантовой гравитации включает в себя фильтр, который использует волнообразную природу атомов в свободно падающих сверххолодных облаках. Гравитация оказывает очень незначительное воздействие на атомы, но достаточное, чтобы показать состав земли под ними, обнаруживая щели и пустоты.

Исследование опубликовано в журнале Nature.