حسگر نوین گرانش کوانتومی می‌تواند روزی با کنار زدنِ سطحِ سیاره‌های دیگر، به ما کمک کند تا آب‌های زیرزمینی در آن جهان‌ها را پیدا کنیم.
نقشه‌ای که آزمایشگاه بهبود گرانش و ساختار درونی ماه (گریل، GRAIL) از میدان گرانشی ماه پدید آورد و تفاوت‌ها در این میدان را نشان می‌دهد- این تصویر در اندازه‌ی بزرگ‌تر
دانشمندان برای یافتن ویژگی‌هایی مانند آب‌های زیرزمینی زیر سطح زمین -یا زیر سطح جهان‌های دیگر- می‌توانند نشانه‌های ظریفی را که آن ساختارها[ی زیر سطح] در میدان گرانشی سیاره به جا مانده حس و دریافت کنند.
ولی دستیابی به این سنجش‌ها ساده نیست؛ نیاز به دستگاه‌هایی بسیار حسمند (حساس) دارد و حتی کوچک‌ترین لرزش‌ها هم می‌توانند اندازه‌گیری‌ها را از مسیر بیرون برانند. اکنون گروهی از فیزیکدانان یک دستگاهِ گرانش‌سنجِ ساعت شنی-مانند را نمایش داده‌اند که به گفته‌ی خودشان، می‌تواند در چیره شدن بر این چالش کمک کند.
دستگاه‌های اندازه‌گیرِ گرانش یا گرانش‌سنج‌ها (گرانی‌سنج‌ها) خودشان چیزهای تازه‌ای نیستند. آنها برای همه چیز به کار می‌روند، از کاوش ثابت‌های فیزیکی گرفته تا نقشه‌برداری از چشم‌اندازهای ناهموار. گرانش‌سنج‌های پیشرفته‌ی امروزی از اتم‌ها بهره می‌گیرند. اگر دو اتم را با تپ‌های لیزر به دو نقطه‌ی متفاوت برانید، دستگاه گرانش‌سنج به شیوه‌های اندکی متفاوت بر آنها اثر می‌گذارد [آنها را نشان می‌دهد]. می‌توانیم آن میدان گرانشی را با همپوشانی این دو اتم و پی بردن به تفاوت‌ها در ویژگی‌های کوانتومی‌شان اندازه بگیریم.
ولی هنگامی که فیزیکدانان می‌خواهند در تلاش برای دیدنِ چیزهایی به اندازه‌ی چند متر مانند لوله‌ها و گذرگاه‌های زیرزمینی وضوح را بالا ببرند، اینجا حسگرهای معمولی گرانش با مانع روبرو می‌شوند. دگرگونی‌های زمین، جابجایی‌های دمایی و حتی میدان‌های مغناطیسی کوچک می‌تواند آنها را از خط خارج کند.
از همین رو این حسگر تازه رویکرد متفاوتی دارد. پژوهشگران آن را یک ساعت شنی می‌خوانند؛ هر “حباب” دربردارنده‌ی ابری از اتم‌های روبیدیوم است که در یک قفس مغناطیسی به دام افتاده‌اند و تپ‌های لیزر از درونشان می‌گذرد. ابرهای دوگانه بدین معنی‌ست که این دستگاه به گونه‌ی کارآمدی دارای دو گرانش‌سنج جداگانه است. در نتیجه، پژوهشگران می‌توانند نه تنها یک میدان گرانشی را بسنجند (اندازه بگیرند)، بلکه می‌توانند آن را در دو فرازای (ارتفاع) متفاوت هم بسنجند.
این حسمندترین حسگرِ گرانش کوانتومی در جهان نیست، ولی یکی از نخستین‌هایی‌ست که از آزمایشگاه بیرون می‌آید. این گرانش‌سنج ساعت‌شنی-مانند در آزمایشی در دنیای واقعی، یک مجرای مشترک تأسیسات را که زیر جاده‌ای در بیرمنگام انگلستان مدفون شده بود شناسایی کرد.
کای بونگس، فیزیکدان دانشگاه بیرمنگام و یکی از نویسندگان این پژوهش می‌گوید: «تا جایی که می‌دانیم، دستگاه ما نخستین دستگاهی‌ست که یک هدف زیرزمینی واقعی مربوط به مهندسی عمران را بیرون از محیط آزمایشگاه ردیابی می‌کند.»«این براستی یک پیشرفت در عملی کردنِ فناوری کوانتومی است.»
این گرانش‌سنج نوین می‌تواند یک ابزار شگفت‌انگیز برای نقشه‌برداری از ساختارهای انباشته‌‌ی زیرزمینی شود.
و کاربرد این گرانش‌سنج‌ها به زمین محدود نمی‌شود. در واقع، سازمان فضایی اروپا (اِسا) پیشاپیش علاقمند شده آنها را به سکوی پرتاب ببرد. شاید نسل بعدی ماهواره‌های رصد زمینِ این سازمان حسگرهایی از این دست را با خود ببرند و چیزهایی مانند آب‌های زیرزمینی، گردش اقیانوس‌ها و شیوه‌ی اثرگذاریِ تغییرات آب و هوای زمین (اقلیمی) بر اینها را بسنجند.
بونگس می‌گوید: «این می‌تواند به کاوشِ دیگر سیاره‌های سامانه‌ی خورشیدی و شناختِ بیشتر از ساختار درونی آنهاهم گسترش یابد.»
فرستادن گرانش‌سنج برای بررسی اجرام دیگر هم چیز تازه‌ای نیست. در سال ۲۰۱۲، ناسا در ماموریت گریل (آزمایشگاه بهبود گرانش و ساختار درونی ماه، GRAIL) دو فضاپیما را برای نقشه‌برداری میدان گرانشی ماه و کنار زدن سطحش به آنجا فرستاد. در این ماموریت، لایه‌های درونی ماه با دقتی بی‌سابقه کاوش شد، مواد زیر حوضه‌های برخوردی بررسی شد و چیزهایی یافته شد که می‌توانستند شناسه‌های غارهای) زیرزمینی باشد. [ با جستجوی واژه‌ی GRAIL در این وبلاگ، می‌توانید نوشتارهایی درباره‌ی این ماموریت بخوانید]
اکنون، اگر علاقه‌ی اِسا توجیه شود، می‌توان این گرانش‌سنج‌های نسل بعدی را برای یافتن آب‌های زیرزمینی در ماه به کار برد- و همچنین در جهان‌های دیگر، مانند بهرام.
این پژوهشگران یافته‌های خود را در شماره‌ی ۲۳ فوریه‌ی نشریه‌ی نیچر منتشر کرده‌اند.
منبع: 1star7sky.com
