المشبك ، المهووسين: تقوم ناسا ببناء أول مستشعر الجاذبية الكمومية للمساحة-وهو أداة بحجم حقيبة يمكن أن تقيس كل شيء قريبًا من المياه الجوفية إلى احتياطيات البترول المخفية ، كل ذلك من خلال مشاهدة كيف تعمل الذرات من الذرات تحت قوة الجاذبية.
يقوم الباحثون في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا (JPL) ، إلى جانب العديد من الشركاء ، بتطوير المشروع ، الذي يطلق عليه اسم الجاذبية الكمومية باثفايندر (QGGPF). كما يشير اسمها ، فإن QGGPF هو مقياس جدران الجاذبية ، وهو يقيس كيفية مقارنة تسارع كائن واحد بكائن آخر قريب ؛ يتوافق الفرق في تسارع الكائنات مع قوة الجاذبية التي تعمل على كل كائن. عندما تكون الجاذبية أقوى ، فإن الكائنات – كتل اختبار AKA – تسقط بشكل أسرع.
الجاذبية الأرضية ليست ثابتة – فهي تتغير بمهارة طوال الوقت مع تحول الكتلة حول الكوكب. يمكن للعمليات الجيولوجية مثل النشاط التكتوني ، أو العجول من الأنهار الجليدية ، أو استنزاف طبقات المياه الجوفية أن تدفع قوى الجاذبية قليلاً في منطقة أو أخرى. على مقياسنا المادي ، تكون هذه التحولات غير محسوسة-ولكن ليس للأدوات الحساسة للعلماء.
هذه الاختلافات الصغيرة ليست مجرد غرب من الطبيعة – لديهم فائدة حقيقية لأنظمة الملاحة ورسم خرائط الموارد الطبيعية وحتى الأمن القومي. مع أجهزة الاستشعار الصحيحة ، يمكن للعلماء استخدام الجاذبية “لرؤية” ما هو مخفي تحت سطح الأرض. كلما كانت خريطة الجاذبية أكثر حدة ، كلما نفهم ما يجري تحت الأرض.
وقال جيسون هيون ، كبير أخصائيي العلوم الأرضية في JPL ، في بيان ناسا: “يمكننا تحديد كتلة جبال الهيمالايا باستخدام الذرات”. سوف تستخدم QGGPF على وجه التحديد ذرات Rubidium ، التي يتم تبريدها إلى أعلى صفر مطلق ، والتي تتصرف أشبه بالموجات أكثر من الجسيمات لإجراء قياساتها من الخارج.
هنا يركض السحر الكمومي: يستخدم QGGPF غيوم من الذرات الباردة-كتل الاختبار-ويقارن مدى سرعة انخفاضها بالنسبة لبعضها البعض. السقوط الأسرع يشير إلى ثقل أقوى في هذا الموقع. يخبر الفرق في التسارع بين الغيوم العلماء حيث تكمن الحالات الشاذة الجاذبية.
على عكس أجهزة قياس الجاذبية الأقدم ، يستخدم QGGPF فيزياء الكم لضمان التكرار والدقة. وقال الفيزيائي شينغ ويوي تشيو: “مع الذرات ، يمكنني أن أضمن أن كل قياس سيكون هو نفسه”. “نحن أقل حساسية للضوضاء البيئية.”
يحزم QGGPF تلك القياسات الشديدة في حزمة صغيرة وفقًا لمعايير FaceFlight: يبلغ وزن الجهاز 275 رطلاً فقط (125 كيلوغرام) ويأخذ حوالي 0.3 ياردة مكعبة (0.25 متر مكعب).
يمكن أن تكون أجهزة قياس الجاذبية الكمومية أكثر حساسية 10 أضعاف من أجهزة استشعار الجاذبية الكلاسيكية ، وفقًا لإصدار ناسا. هذا يعني بيانات أكثر حدة ، وعدد أقل من البقع العمياء ، ومزيد من التبصر حول ما يحدث تحت أقدامنا – وربما على كواكب أخرى في المستقبل.
تم تعيين QGGPF لإطلاقها بحلول نهاية العقد ، ومهمتها الأساسية هي إثبات التكنولوجيا – وبالتالي “pathfinder” باسمها. قال JPL Postdoc Ben Stray ، في نفس الإصدار: “لم يرفع أحد من قبل”. “علينا أن نختبرها في الفضاء لمعرفة ما هو قادر حقًا على ذلك.”
إذا كان QGGPF يطير وأداء كما هو متوقع ، فقد لا نرسم فقط كوكبنا الخاص بتفاصيل غير مسبوقة – يمكننا تغيير الطريقة التي ننظر بها إلى الشجاعة الغازية والصخرية من العوالم البعيدة.