В новом датчике квантовой гравитации свободно падающие атомы обнаруживают тонкие вариации гравитационного притяжения Земли в разных местах. Эти вариации отражают различия в плотности материала под датчиком, что позволяет прибору заглянуть под землю, сообщает Science News.

«Подобные инструменты найдут множество применений», — говорит Никола Поли, физик-экспериментатор из Университета Флоренции, соавтор комментария к исследованию в журнале Nature.

Датчики квантовой гравитации предполагают использовать для наблюдения за грунтовыми водами или магмой под вулканами или для помощи археологам в обнаружении скрытых гробниц или других артефактов без необходимости их выкапывать.

Некоторые устройства измеряют, насколько сила тяжести тянет вниз массу, подвешенную на пружине. Другие инструменты используют лазеры для измерения скорости падения объекта в вакуумной камере. Но свободно падающие атомы, такие как те, что используются в датчиках квантовой гравитации, являются самыми чистыми и надежными тестовыми массами.

Как работает датчик?

Внутри датчика квантовой гравитации облако переохлажденных атомов сбрасывается по желобу. Затем импульс света разделяет каждый из падающих атомов в состояние суперпозиции, где каждый атом существует в двух местах одновременно.

Из-за своего немного различающегося положения в гравитационном поле Земли две версии каждого атома при падении ощущают разную тягу вниз. Затем другой световой импульс рекомбинирует расщепленные атомы.

Благодаря корпускулярно-волновому дуализму атомов — странному правилу квантовой физики, согласно которому атомы могут вести себя как волны — воссоединившиеся атомы интерферируют друг с другом. То есть, когда атомные волны перекрываются, их гребни и впадины могут усиливать или компенсировать друг друга, создавая интерференционную картину.

Эта картина отражает несколько отличающиеся нисходящие притяжения, которые ощущали расщепленные версии каждого атома при падении, раскрывая гравитационное поле в месте расположения атомного облака.

Когда датчик будут продавать?

Чрезвычайно точные измерения, сделанные такими устройствами на основе атомов, помогли проверить теорию гравитации Эйнштейна и измерить фундаментальные константы, такие как гравитационная постоянная Ньютона.

Команда исследователей построила портативную версию датчика гравитации, используемого в эксперименте по обнаружению туннелей. Эта машина весит около 15 кг.

«Но переносимость — не единственная проблема, связанная с тем, чтобы сделать эти инструменты более удобными для пользователя, — говорит Метье, соавтор исследования, который также работает в Бирмингемском университете. — «На данный момент нам все еще нужен человек с научной степенью в области физики для работы с датчиком».

Источник: focus.ua