Vědci by byli schopni zjistit mnohem více o tom, co se skrývá pod zemí, kdyby bylo možné naši planetu rozříznout a prohlédnout si ji v průřezu – ale protože to není reálně možné, musí se místo toho spoléhat na řadu jiných metod. (Foto: Flickr)

Jeden nový přístup se právě osvědčil v terénu: Nedávno vyvinutý přístroj zvaný kvantový gravitační gradientometr byl úspěšně použit k odhalení tunelu, který se nachází metr pod zemí.

Typické gravitační senzory fungují na základě porovnávání nepatrných rozdílů v poloze stejných světelných vln. To funguje dobře u velkých staveb, ale u menších skrytých objektů je kvůli chvění a otřesům země, zařízení a dokonce i náhodným tepelným vibracím stále obtížnější rozeznat detaily.

Kvantový gravitační senzor přidává filtr, který využívá vlnovou povahu atomů ve volně padajících ultrachladných mracích, čímž radikálně zlepšuje rozlišení senzoru. Téměř nepostřehnutelné rozdíly v tom, jak gravitace působí na tyto atomy, odhalují složení půdy pod nimi a zvýrazňují mezery v zemi, například tunely.

„Jedná se o ‚Edisonův okamžik‘ v oblasti senzoriky, který změní společnost, lidské chápání a ekonomiku,“ říká fyzik Kai Bongs z Birminghamské univerzity ve Velké Británii.

„Díky tomuto průlomu máme potenciál skoncovat se závislostí na špatných záznamech a štěstí při zkoumání, stavbě a opravách. Kromě toho je nyní o významný krok blíže k podzemní mapě toho, co je v současné době neviditelné, což ukončí situaci, kdy o Antarktidě víme více, než co leží pár metrů pod našimi ulicemi.“

Nový přístroj je typem atomového interferometru – zařízení, které se vyvíjí již více než 20 let. Problémem bylo dostat je do velikosti a tvaru, který by umožnil jejich praktické nasazení ve venkovním prostředí.

Nyní, když kvantový gravitační gradientometr prošel prvním testem v reálném světě mimo laboratoř, nabízí spoustu potenciálu, aby byl užitečný v jakémkoli scénáři, kde potřebujeme vědět, co se skrývá pod zemí.

Experimentální nastavení. (Nature 2022)

Mohlo by jít například o položení základů pro nový systém metra nebo o snahu předpovědět výbuch sopky. Nový přístroj je levnější, rychlejší a komplexnější než mnohé v současnosti dostupné alternativy a měl by být také spolehlivější při mapování.

Senzor vyniká zejména tím, že dokáže eliminovat rušivé vlivy vibrací, změn teploty a posunů magnetických polí – to vše může zařízením ztížit zjištění toho, co se nachází pod zemí.

„Zjišťování stavu podloží, jako jsou důlní díla, tunely a nestabilní půda, má zásadní význam pro naši schopnost navrhovat, stavět a udržovat bydlení, průmysl a infrastrukturu,“ říká geofyzik George Tuckwell z Birminghamské univerzity.

„Zlepšené možnosti, které tato nová technologie představuje, by mohly změnit způsob, jakým mapujeme terén a realizujeme tyto projekty.“

Vývoj zařízení bude pokračovat a výzkumníci jsou přesvědčeni, že v budoucnu se podaří zvýšit jeho přenosnost a uživatelskou přívětivost. Podle týmu, který za senzorem stojí, by se jeho citlivost mohla dalším studiem zvýšit až stokrát.

„Očekává se, že takového výkonu bude v praktických přístrojích dosaženo během příštích 5 až 10 let,“ píší vědci ve svém zveřejněném článku.

Zdroj: sciencealert.com