Per trovare acque sotterranee sotto la superficie terrestre gli scienziati possono analizzare i segni sottili che quei composti lasciano nel campo gravitazionale del pianeta.
Ma queste misurazioni non sono facili da ottenere; sono necessari strumenti molto sensibili e anche le più piccole vibrazioni possono alterare le misurazioni. Ma ora un gruppo di fisici ha dimostrato un dispositivo di misurazione della gravità simile a una clessidra che, secondo loro, aiuta a superare questa sfida.
I dispositivi di misurazione della gravità, chiamati gravimetri, di per sé non sono nuovi. Sono usati per qualsiasi cosa, dal rilevamento delle costanti fisiche alla mappatura di paesaggi. I gravimetri moderni e all’avanguardia utilizzano gli atomi. Se impulsi due atomi con i laser e li invii in punti diversi, un campo gravitazionale influenzerà i due in modi leggermente diversi. Puoi misurare quel campo gravitazionale sovrapponendo questi due atomi e scoprendo le differenze nelle loro proprietà quantistiche.
Ma quando i fisici cercano di aumentare la risoluzione nel tentativo di vedere oggetti delle dimensioni di pochi metri, come tubi e passaggi sotterranei, i sensori di gravità convenzionali non sono efficaci. Le variazioni del suolo, gli sbalzi di temperatura e persino i lievi campi magnetici possono eliminarli.
Qui il nuovo sensore adotta un approccio diverso. I ricercatori la chiamano clessidra; ogni “bulbo” contiene una nuvola di atomi di rubidio intrappolati in una gabbia magnetica, lanciati attraverso un laser. Le doppie nuvole significano che quel dispositivo ha effettivamente due gravimetri separati. Di conseguenza, i ricercatori possono non solo misurare un campo gravitazionale, ma anche misurarlo a due diverse altezze.
Non è il sensore di gravità quantistica più sensibile al mondo, ma è uno dei primi a lasciare il laboratorio. In un test nel mondo reale, questo gravimetro a forma di clessidra ha rilevato un tunnel di servizio sepolto sotto una strada a Birmingham, in Inghilterra.
“Per quanto ne sappiamo, il nostro strumento è stato il primo a rilevare un vero obiettivo sotterraneo di rilevanza per l’ingegneria civile al di fuori dell’ambiente di laboratorio“, il coautore dello studio Kai Bong, fisico dell’Università di Birmingham nel Regno Unito, ha detto a Space.com. “Questa è davvero una svolta nel rendere pratica la tecnologia quantistica”.
Utile per scoprire nuovi mondi
Il nuovo gravimetro potrebbe diventare uno strumento molto utile per mappare le caratteristiche del sottosuolo.
E questi gravimetri non sono limitati all’uso sulla Terra. In effetti, l’Agenzia spaziale europea (ESA) è già interessata a portarli nello spazio. La prossima generazione di satelliti per l’osservazione della Terra dell’ESA potrebbe trasportare sensori come questi, che misurano cose come l’acqua sotterranea, la circolazione degli oceani e come queste cose sono influenzate dai cambiamenti climatici.
“Potrebbe essere esteso all’esplorazione di altri pianeti nel sistema solare, comprendendo di più sulla loro struttura interna“, ha detto Bong a Space.com.
L’invio di gravimetri per studiare altri mondi non è una novità. Nel 2012, la missione GRAIL della NASA ha inviato un paio di veicoli spaziali per mappare il campo gravitazionale della luna e staccarne la superficie.
S l’interesse dell’ESA è indicativo, questi gravimetri di nuova generazione potrebbero essere utilizzati per trovare l’acqua sotterranea sulla luna o su altri mondi.