Quantengravitationssensoren, die verwendet werden, um den Einfluss der Schwerkraft auf verschiedene Merkmale der Erde zu erkennen, können verwendet werden, um Grundwassertaschen oder Tunnel auf einem Planeten zu erkennen.
Die ultraempfindlichen Versionen dieser Sensoren, die für die genaue Erkennung winziger Änderungen im Gravitationsfeld der Erde erforderlich sind, können durch die geringste Vibration abgeschreckt werden, aber ein Team der Universität von Birmingham im Vereinigten Königreich sagt, dass sie diese überwunden haben.
Das neue sanduhrähnliche Gravitationsmessgerät, bekannt als Gravimeter, verwendet mit Lasern gepulste Atome, um das Gravitationsfeld an zwei verschiedenen Punkten zu untersuchen.
Es wurde bereits verwendet, um einen Tunnel zu entdecken, der etwa 3 Fuß unter der Erde vergraben ist, und könnte in Zukunft verwendet werden, um den Untergrund unwirtlicher Planeten und Monde zu untersuchen.
Aus dem Weltraum herabblickend, könnte es verwendet werden, um Wettermuster in den Wolken der Venus zu verstehen oder unterirdische Wasserhöhlen auf dem Mond oder Mars zu finden.
Auf einer praktischeren Ebene sagt das Team, dass es die Kosten und Verzögerungen im Zusammenhang mit Bau-, Schienen- und Straßenprojekten reduzieren und die Vorhersage von Vulkanausbrüchen verbessern könnte.
Quantengravitationssensoren, die verwendet werden, um den Einfluss der Schwerkraft auf verschiedene Merkmale der Erde zu erkennen, können verwendet werden, um Grundwassertaschen oder Tunnel auf einem Planeten zu erkennen
Die ultraempfindlichen Versionen dieser Sensoren, die für die genaue Erkennung winziger Änderungen im Gravitationsfeld der Erde erforderlich sind, können durch die geringste Vibration abgeschreckt werden, aber ein Team der Universität von Birmingham im Vereinigten Königreich sagt, dass sie diese überwunden haben
Die neue Arbeit des britischen Teams ist das erste Mal, dass ein unter der Erde verborgenes Objekt mit Quantentechnologie entdeckt wurde.
Dies ist ein wichtiger Meilenstein, da es der erste effektive Einsatz eines Quantengravitationsgradiometers außerhalb von Laborbedingungen ist – wo Vibrationen minimiert werden können.
Das Quantengravitationsgradiometer wurde verwendet, um einen unter realen Bedingungen im Freien vergrabenen Tunnel zu finden, und gewann einen internationalen Wettlauf um die Verwendung der Technologie im Freien.
Der Sensor funktioniert, indem er Schwankungen in der Mikrogravitation nach den Prinzipien der Quantenphysik erkennt, die auf der Manipulation der Natur auf submolekularer Ebene basiert.
Der Erfolg eröffnet einen kommerziellen Weg zu einer deutlich verbesserten Kartierung dessen, was unter der Erde existiert.
Professor Kai Bongs, Leiter der Abteilung Kalte Atomphysik an der Universität Birmingham, sagte: „Dies ist ein ‚Edison-Moment’ in der Sensorik, der die Gesellschaft, das menschliche Verständnis und die Wirtschaft verändern wird.
„Mit diesem Durchbruch haben wir das Potenzial, die Abhängigkeit von schlechten Aufzeichnungen und Glück beim Erkunden, Bauen und Reparieren zu beenden. Darüber hinaus ist eine unterirdische Karte dessen, was derzeit unsichtbar ist, jetzt einen bedeutenden Schritt näher gekommen und beendet eine Situation, in der wir mehr über die Antarktis wissen als das, was ein paar Meter unter unseren Straßen liegt.’
Das neue sanduhrähnliche Gravitationsmessgerät, bekannt als Gravimeter, verwendet mit Lasern gepulste Atome, um das Gravitationsfeld an zwei verschiedenen Punkten zu untersuchen
Gegenwärtige Schwerkraftsensoren sind durch eine Reihe von Umgebungsfaktoren eingeschränkt, insbesondere in Bezug auf Vibrationen, die die Messzeit begrenzen. Wenn diese Einschränkungen behoben werden können, können Umfragen schneller, umfassender und kostengünstiger werden.
Der von Dr. Michael Holynski, Leiter der Atominterferometrie in Birmingham und Hauptautor der Studie, entwickelte Sensor ist ein Gravitationsgradiometer.
Das System überwindet Vibrationen und eine Vielzahl anderer Umweltherausforderungen, um die Quantentechnologie erfolgreich im Feld anzuwenden.
Das Team sagt, dass der Durchbruch billigere und zuverlässigere Gravitationsuntersuchungen ermöglicht, die zehnmal schneller als aktuelle Techniken durchgeführt werden können.
Aktuelle Gravitationssensoren vergleichen geringfügige Unterschiede in den Positionen identischer Lichtwellen – was für große Strukturen in Ordnung ist, aber nicht für versteckte Objekte.
Dieser neue Typ von Quantengravitationssensor enthält einen Filter, der die wellenartige Natur von Atomen in frei fallenden, ultrakalten Wolken nutzt.
Die Schwerkraft hat sehr, sehr geringe Auswirkungen auf die Atome, aber genug, um die Zusammensetzung des Bodens darunter zu zeigen und Lücken wie Tunnel zu zeigen.
Professor George Tuckwell, Direktor für Geowissenschaften und Ingenieurwesen bei RSK, sagte: „Die Erkennung von Bodenbedingungen wie Minen, Tunnel und instabilem Boden ist von grundlegender Bedeutung für unsere Fähigkeit, Wohnungen, Industrie und Infrastruktur zu entwerfen, zu bauen und zu warten.
“Die verbesserte Leistungsfähigkeit, die diese neue Technologie darstellt, könnte die Art und Weise verändern, wie wir den Boden kartieren und diese Projekte umsetzen.”
Dr. Gareth Brown, Joint Project Technical Authority for Quantum Sensing und Senior Principal Scientist bei Dstl, sagte, dass genaue und schnelle Messungen von Vibrationen in der Migrogravitation eine Reihe von Auswirkungen haben, einschließlich für die Landesverteidigung.
“Mit zunehmender Reife der Gravitationssensortechnologie werden Anwendungen für die Unterwassernavigation und die Enthüllung des Untergrunds möglich”, sagte er.
Aus dem Weltraum herabblickend, könnte es verwendet werden, um Wettermuster in den Wolken der Venus zu verstehen oder unterirdische Wasserhöhlen auf dem Mond oder Mars zu finden. Oder auf der Erde, um tiefe Tunnel unter der Erde zu entdecken
Sie können auch im Orbit eingesetzt werden, da sie an Erdbeobachtungssatelliten befestigt sind, die Europäische Weltraumorganisation könnte sie verwenden, um Grundwasser, die Zirkulation der Ozeane und die Auswirkungen verborgener Systeme auf den Klimawandel zu messen.
“Dies könnte auf die Erforschung anderer Planeten im Sonnensystem ausgeweitet werden, um mehr über ihre innere Struktur zu erfahren”, sagte Bongs gegenüber Space.com.
Die NASA hat genau das getan, indem sie im Rahmen der GRAIL-Mission Gravimeter ins All schickte, das Gravitationsfeld des Mondes kartografierte und unter die Oberfläche spähte.
Es hatte nicht die Form des fortschrittlicheren, neuen Quantengravimeters, ermöglichte es Astronomen aber dennoch, Schichten des Mondinneren mit beispielloser Genauigkeit zu betrachten und sogar zu enthüllen, was unterirdische Höhlen sein könnten.
Wenn eines dieser neuen Formen von Gravimetern in den Weltraum fliegt, könnte es verwendet werden, um Beweise für unterirdisches Wasser auf dem Mond oder Mars zu finden.
Die Ergebnisse dieser neuen Entdeckung wurden in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.
WAS SIND Gravitationswellen?
Wissenschaftler betrachten das Universum als aus einem „Raum-Zeit-Gewebe“ bestehend.
Dies entspricht Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie, die 1916 veröffentlicht wurde.
Objekte im Universum biegen dieses Gewebe, und massivere Objekte biegen es noch mehr.
Gravitationswellen gelten in diesem Stoff als Wellen.
Gravitationswellen gelten als Wellen im Gewebe der Raumzeit. Sie können zum Beispiel entstehen, wenn sich Schwarze Löcher umkreisen oder wenn Galaxien verschmelzen
Sie können zum Beispiel entstehen, wenn sich Schwarze Löcher umkreisen oder wenn Galaxien verschmelzen.
Gravitationswellen sollen auch während des Urknalls entstanden sein.
Wissenschaftler entdeckten erstmals 2016 die Erschütterungen in der Raumzeit und die Entdeckung wurde als „größter wissenschaftlicher Durchbruch des Jahrhunderts“ gefeiert.
Experten sagen, dass Gravitationswellen eine „neue Tür“ öffnen, um das Universum zu beobachten und Erkenntnisse über rätselhafte Objekte wie Schwarze Löcher und Neutronensterne zu gewinnen.