Redacción NM
Los sensores de gravedad cuántica, que se utilizan para detectar el impacto de la gravedad en diferentes características de la Tierra, se pueden utilizar para detectar bolsas de agua subterránea o túneles en un planeta.
Las versiones ultrasensibles de estos sensores, necesarios para la detección precisa de pequeños cambios en el campo gravitatorio de la Tierra, pueden desanimarse por la más mínima vibración, pero un equipo de la Universidad de Birmingham en el Reino Unido dice que han superado esto.
El nuevo dispositivo de medición de la gravedad similar a un reloj de arena, conocido como gravímetro, utiliza átomos pulsados con láser para sondear el campo gravitatorio en dos puntos diferentes.
Ya se ha utilizado para detectar un túnel enterrado a unos 3 pies bajo tierra y podría usarse en el futuro para estudiar el subsuelo de planetas y lunas inhóspitos.
Mirando hacia abajo desde el espacio, podría usarse para comprender los patrones climáticos en las nubes de Venus, o encontrar cavernas subterráneas de agua en la luna o Marte.
En un nivel más práctico, el equipo dice que podría reducir los costos y los retrasos relacionados con los proyectos de construcción, ferrocarriles y carreteras, y mejorar la predicción de erupciones volcánicas.
Los sensores de gravedad cuántica, que se usan para detectar el impacto de la gravedad en diferentes características de la Tierra, se pueden usar para detectar bolsas de agua subterránea o túneles en un planeta.
Las versiones ultrasensibles de estos sensores, necesarios para la detección precisa de pequeños cambios en el campo gravitatorio de la Tierra, pueden desanimarse por la más mínima vibración, pero un equipo de la Universidad de Birmingham en el Reino Unido dice que han superado este problema.
El nuevo trabajo, realizado por el equipo británico, marca la primera vez que se detecta un objeto oculto bajo tierra utilizando tecnología cuántica.
Este es un hito importante, ya que es el primer uso efectivo de un gradiómetro de gravedad cuántica fuera de las condiciones de laboratorio, donde se puede minimizar la vibración.
El gradiómetro de gravedad cuántica se utilizó para encontrar un túnel enterrado al aire libre en condiciones reales, ganando una carrera internacional para usar la tecnología en el exterior.
El sensor funciona detectando variaciones en la microgravedad utilizando los principios de la física cuántica, que se basa en la manipulación de la naturaleza a nivel submolecular.
El éxito abre un camino comercial hacia un mapeo significativamente mejorado de lo que existe debajo del nivel del suelo.
El profesor Kai Bongs, director de física de átomos fríos de la Universidad de Birmingham, dijo: «Este es un ‘momento Edison’ en la detección que transformará la sociedad, la comprensión humana y las economías».
“Con este avance, tenemos el potencial de terminar con la dependencia de los malos registros y la suerte mientras exploramos, construimos y reparamos. Además, un mapa subterráneo de lo que actualmente es invisible ahora es un paso significativo más cerca, poniendo fin a una situación en la que sabemos más sobre la Antártida que lo que se encuentra a unos pocos pies debajo de nuestras calles”.
El nuevo dispositivo de medición de la gravedad similar a un reloj de arena, conocido como gravímetro, utiliza átomos pulsados con láser para sondear el campo gravitatorio en dos puntos diferentes.
Los sensores de gravedad actuales están limitados por una variedad de factores ambientales, particularmente en torno a la vibración, lo que limita el tiempo de medición. Si se pueden abordar estas limitaciones, las encuestas pueden volverse más rápidas, más completas y de menor costo.
El sensor desarrollado por el Dr. Michael Holynski, Jefe de Interferometría Atómica en Birmingham y autor principal del estudio, es un gradiómetro de gravedad.
El sistema supera la vibración y una variedad de otros desafíos ambientales para aplicar con éxito la tecnología cuántica en el campo.
El equipo dice que el avance permite encuestas de gravedad más baratas y confiables que se pueden entregar diez veces más rápido que las técnicas actuales.
Los sensores de gravedad actuales comparan ligeras diferencias en las posiciones de ondas de luz idénticas, lo cual está bien para estructuras grandes, pero no para objetos ocultos.
Este nuevo tipo de sensor de gravedad cuántica incluye un filtro que utiliza la naturaleza ondulatoria de los átomos en nubes ultra frías en caída libre.
La gravedad tiene impactos muy, muy pequeños en los átomos, pero suficientes para mostrar la composición del suelo debajo, mostrando brechas como túneles.
El profesor George Tuckwell, director de geociencia e ingeniería de RSK, dijo: «La detección de las condiciones del terreno, como trabajos mineros, túneles y terrenos inestables, es fundamental para nuestra capacidad de diseñar, construir y mantener viviendas, industrias e infraestructuras.
«La capacidad mejorada que representa esta nueva tecnología podría transformar la forma en que mapeamos el terreno y entregamos estos proyectos».
El Dr. Gareth Brown, Autoridad Técnica del Proyecto conjunto para la Detección Cuántica y Científico Principal Sénior de Dstl, dijo que las mediciones precisas y rápidas de las vibraciones en la migrogravedad tienen una serie de implicaciones, incluso para la defensa nacional.
«A medida que madure la tecnología de detección de la gravedad, serán posibles las aplicaciones para la navegación submarina y la revelación del subsuelo», dijo.
Mirando hacia abajo desde el espacio, podría usarse para comprender los patrones climáticos en las nubes de Venus, o encontrar cavernas subterráneas de agua en la luna o Marte. O en la Tierra para detectar túneles profundos bajo tierra
También tienen usos en órbita, unidos a satélites de observación de la Tierra, la Agencia Espacial Europea podría usarlos para medir el agua subterránea, la circulación de los océanos y el impacto de los sistemas ocultos en el cambio climático.
«Esto podría extenderse a la exploración de otros planetas en el sistema solar, comprendiendo más sobre su estructura interna», dijo Bongs a Space.com.
La NASA ha hecho exactamente esto, enviando gravímetros al espacio en la misión GRAIL, mapeando el campo gravitacional de la luna y observando debajo de la superficie.
No tenía la forma del nuevo gravímetro cuántico más avanzado, pero aún permitía a los astrónomos ver capas del interior de la luna con una precisión sin precedentes, incluso revelando lo que podrían ser cavernas subterráneas.
Si una de estas nuevas formas de gravímetro va al espacio, podría usarse para encontrar evidencia de agua subterránea en la Luna o Marte.
Los hallazgos de esta nueva detección se han publicado en la revista Naturaleza.
¿QUÉ SON LAS ONDAS GRAVITACIONALES?
Los científicos consideran que el universo está compuesto por un «tejido de espacio-tiempo».
Esto corresponde a la Teoría General de la Relatividad de Einstein, publicada en 1916.
Los objetos en el universo doblan este tejido, y los objetos más masivos lo doblan más.
Las ondas gravitacionales se consideran ondulaciones en este tejido.
Las ondas gravitacionales se consideran ondas en el tejido del espacio-tiempo. Se pueden producir, por ejemplo, cuando los agujeros negros se orbitan entre sí o por la fusión de galaxias.
Pueden producirse, por ejemplo, cuando los agujeros negros orbitan entre sí o por la fusión de galaxias.
También se cree que las ondas gravitacionales se produjeron durante el Big Bang.
Los científicos detectaron por primera vez los estremecimientos en el espacio-tiempo en 2016 y el descubrimiento fue aclamado como el «mayor avance científico del siglo».
Los expertos dicen que las ondas gravitacionales abren una «nueva puerta» para observar el universo y adquirir conocimientos sobre objetos enigmáticos como agujeros negros y estrellas de neutrones.
