Powstał kwantowy czujnik grawitacji, który umożliwi precyzyjne pomiary odległych planet

W polach grawitacyjnych planet i innych obiektów znajdują się wskazówki dotyczące ukrytych pod powierzchnią struktur, na przykład kieszeni wypełnionych wodą. W ich wykrywaniu ma pomóc zmodyfikowany kwantowy czujnik grawitacji.

Oczywiście prowadzenie takich pomiarów nie należy do łatwych zadań, dlatego odpowiedzialne za nie instrumenty muszą być niezwykle czułe. Poza tym nawet najmniejsze drgania mogą zaburzyć ostatecznie wyniki. Na łamach Nature ukazał się artykuł poświęcony dokonaniom fizyków, którzy zademonstrowali urządzenie do pomiaru grawitacji przypominające klepsydrę. Z jego użyciem możliwe ma być przezwyciężenie dotychczasowych utrudnień.

Czytaj też: Tło fal grawitacyjnych wykryte? Naukowcom prawdopodobnie udało się namierzyć nieuchwytny sygnał

Dział zajmujący się tego typu badaniami określa się mianem grawimetrii. Zaawansowane grawimetry, czyli instrumenty dedykowane takim pomiarom, korzystają w tym celu z atomów. Wprawiając dwa atomy w ruch za pomocą lasera i wysyłając je do dwóch różnych punktów będzie można wykryć niewielkie różnice w ich oddziaływaniach z polem grawitacyjnym. Można zmierzyć to pole grawitacyjne, a następnie – porównując właściwości atomów – dotrzeć aż do różnic na poziomie kwantowym.

Kwantowy czujnik grawitacji umożliwia wykonywanie pomiarów w zakresie grawimetrii

Problemy pojawiają się, gdy grawimetru trzeba użyć w nieco mniej kontrolowanym środowisku. Takim, w którym w grę wchodzą zróżnicowanie terenu, zmiany temperatur czy lokalne pola magnetyczne. Wtedy wyniki pomiarów mogą być zakłócone. Z tego względu, pracując nad nowym kwantowym czujnikiem grawitacji, jego twórcy postanowili zaimplementować chmury atomów rubidu uwięzione w klatce magnetycznej. Przez tę klatkę przelatuje wiązka lasera, a urządzenie składa się łącznie z dwóch osobnych grawimetrów. Dzięki temu pomiary pola grawitacyjnego mogą odbywać się na różnych wysokościach.

Czytaj też: Psyche to planetoida o niebotycznej wartości. NASA wykonała kluczowy krok w stronę jej odwiedzenia

I choć nowy czujnik nie cechuje się rekordowo wysoką dokładnością, to jest jednym z pierwszych tak zaawansowanych urządzeń przetestowanych poza warunkami laboratoryjnymi. Warto mieć na uwadze, iż taki grawimetr nie musi być wykorzystywany wyłącznie na Ziemi. Naukowcy biorą pod uwagę scenariusz, w którym tworzące go instrumenty umożliwiają wykrywanie ukrytych obiektów miliony a nawet miliardy kilometrów od Ziemi.