كشف أسرار النظام الشمسي بالجاذبية!

ويمكن تأجيل الإصدارات فائقة الحساسية من هذه المستشعرات، والمطلوبة للكشف الدقيق عن التغيرات الصغيرة في مجال الجاذبية الأرضية، بأقل اهتزاز، لكن فريقا من جامعة برمنغهام في المملكة المتحدة يقولون إنهم تغلبوا على هذا. وجهاز قياس الجاذبية الشبيه بالساعة الرملية، والمعروف باسم مقياس الجاذبية، يستخدم الذرات النبضية بالليزر لسبر مجال الجاذبية عند نقطتين مختلفتين.

واستُخدم  بالفعل لاكتشاف نفق مدفون على بعد حوالي 3 أقدام تحت الأرض، ويمكن استخدامه في المستقبل لدراسة باطن الأرض للكواكب والأقمار غير المضيافة.

وعند التحديق من الفضاء، يمكن استخدامه لفهم أنماط الطقس في سحب كوكب الزهرة، أو العثور على كهوف مائية تحت الأرض على القمر أو المريخ.

وعلى مستوى أكثر عملية، يقول الفريق إنه يمكن أن يقلل التكاليف والتأخيرات المرتبطة بمشاريع البناء والسكك الحديدية والطرق، وتحسين التنبؤ بالثورات البركانية.

إقرأ المزيد

الروس والبيلاروس يحوّلون النفايات المشعة إلى الخزفيات

ويمثل العمل الجديد، الذي قام به الفريق البريطاني، المرة الأولى التي يتم فيها اكتشاف كائن مخفي تحت الأرض باستخدام تقنية الكم. وهذا معلم رئيسي، لأنه أول استخدام فعال لمقياس تدرج الجاذبية الكمي خارج ظروف المختبر - حيث يمكن تقليل الاهتزاز.

واستخدم مقياس التدرج الكمي للجاذبية للعثور على نفق مدفون في الهواء الطلق في ظروف واقعية، والفوز بسباق دولي لاستخدام التكنولوجيا في الخارج.

ويعمل المستشعر عن طريق الكشف عن الاختلافات في الجاذبية الصغرى باستخدام مبادئ فيزياء الكم، والتي تعتمد على معالجة الطبيعة على المستوى الجزيئي الفرعي.

ويفتح النجاح طريقا تجاريا لرسم خرائط محسّن بشكل ملحوظ لما هو موجود تحت مستوى سطح الأرض.

وقال البروفيسور كاي بونجس، رئيس فيزياء الذرة الباردة في جامعة برمنغهام: "هذه لحظة إديسون" في الاستشعار التي ستغير المجتمع والفهم البشري والاقتصادات. ومع هذا الاختراق، لدينا القدرة على إنهاء الاعتماد على السجلات الضعيفة والحظ بينما نستكشف ونبني ونصلح. وبالإضافة إلى ذلك، فإن خريطة تحت الأرض لما هو غير مرئي حاليا هي الآن خطوة مهمة أقرب، حيث أنهت وضعا نعرف فيه المزيد عن القارة القطبية الجنوبية أكثر مما يقع على بعد بضعة أقدام تحت شوارعنا.

وتأتي أجهزة استشعار الجاذبية الحالية محدودة بمجموعة من العوامل البيئية، لا سيما حول الاهتزاز، ما يحد من وقت القياس. وإذا أمكن معالجة هذه القيود، يمكن أن تصبح الاستطلاعات أسرع وأكثر شمولا وأقل تكلفة. كما أن المستشعر الذي طوره الدكتور مايكل هولينسكي، رئيس قياس التداخل الذري في برمنغهام والمعد الرئيسي للدراسة، هو مقياس تدرج الجاذبية.

ويتغلب النظام على الاهتزازات ومجموعة متنوعة من التحديات البيئية الأخرى من أجل تطبيق تكنولوجيا الكم بنجاح في هذا المجال.

ويقول الفريق إن الاختراق يسمح بإجراء مسوحات الجاذبية الأرخص والأكثر موثوقية والتي يمكن إجراؤها أسرع بعشر مرات من التقنيات الحالية.

وتقارن مستشعرات الجاذبية الحالية الاختلافات الطفيفة في مواضع موجات الضوء المتطابقة - وهو أمر جيد بالنسبة للهياكل الكبيرة، ولكن ليس الأجسام المخفية.

ويشتمل هذا النوع الجديد من مستشعرات الجاذبية الكمومية على مرشح يستخدم الطبيعة الشبيهة بالموجة للذرات في السحب الحرة شديدة البرودة. وللجاذبية تأثيرات طفيفة جدا على الذرات، لكنها كافية لإظهار تكوين الأرض تحتها، وإظهار فجوات مثل الأنفاق.

وقال البروفيسور جورج توكويل، مدير علوم الأرض والهندسة في RSK: "يعد اكتشاف ظروف الأرض مثل أعمال المناجم والأنفاق والأرض غير المستقرة أمرا أساسيا لقدرتنا على تصميم وبناء وصيانة المساكن والصناعة والبنية التحتية. والقدرة المحسّنة التي تمثلها هذه التكنولوجيا الجديدة يمكن أن تغير كيفية رسم الأرض وتقديم هذه المشاريع".

ونشرت نتائج هذا الاكتشاف الجديد في مجلة Nature.

المصدر: ديلي ميل