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      世界首臺量子重力儀走出實驗室

      發布日期:2022-02-25 信息來源:科技日報

         英國伯明翰大學研究人員23日在《自然》雜志上發表研究稱,世界上第一臺非實驗室條件下的量子重力梯度儀問世。這種利用量子技術的傳感器可找到隱藏在地下的物體,這是科學家們期待已久的里程碑,其對學界、業界和國家安全等將具有深遠的影響。

        量子重力梯度儀的工作原理是利用量子物理原理探測微重力的變化,測量當原子云落下時引力場拉力的細微變化。物體越大,其密度與周圍環境的差異越大,可測量的拉力差異就越大。但振動、儀器傾斜以及磁場和熱場的干擾,使得量子理論轉化為商業現實具有挑戰性。伯明翰量子傳感器的突破性成功開啟了一條商業之路,是第一個迎接這些現實世界挑戰并進行高空間分辨率調查的項目。消除由于振動引起的噪聲將“解鎖”高空間分辨率的重力映射,大大改進地質地形圖的繪制。

        研究人員表示,這是傳感領域的“覺醒時刻”,這一傳感器可能有多種用途。城市工程師可利用它檢測一些特殊用地的近地表(地下10米)特征,這些特征可能會影響新的建筑,因此可利用其降低鐵路和公路項目的成本和延誤;考古學家或可用于測繪墓穴和隱藏在地下的結構,在不破壞性挖掘的情況下了解考古奧秘;它還可用于測量地質特征,例如含水層或土壤密度,以確定含水量或發現隱藏的自然資源;還可改進對火山噴發等自然現象的預測。

        此前的重力傳感器受到一系列環境因素的限制。一個特別的挑戰是振動,這限制了用于測量應用的所有重力傳感器的測量時間。如果能夠解決這些限制,調查就可以變得更快、更全面、成本更低。

        新開發的量子重力梯度儀克服了振動和其他各種環境挑戰。這一突破將使未來的重力測量更便宜、更可靠,交付速度快10倍,探測所需的時間將從一個月減少到幾天。它有可能為重力測量開辟一系列新的應用領域,為進入地下提供一個新的視角。此外,準確和快速地測量微重力的進步為促進國防和國家安全打開新機遇,未來我們可以探測到原本無法探測到的東西,并在具有挑戰性的環境中更安全地航行。隨著重力傳感技術的成熟,水下導航和揭示地下條件的應用將成為可能。(實習記者張佳欣)

                                                                                                                                                                              (責編:趙竹青、初梓瑞) 

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