Nauka

Przełom: najnowsze zegary atomowe mogą rozróżnić wewnętrzne struktury Ziemi

Przełom: najnowsze zegary atomowe mogą rozróżnić wewnętrzne struktury Ziemi

Ultraprecise przenośne zegary atomowe są u progu przełomu. Międzynarodowy zespół kierowany przez naukowców z Uniwersytet w Zurychu pokazuje, że możliwe jest wykorzystanie najnowszej generacji zegarów atomowych do rozpoznawania struktur na Ziemi.

Międzynarodowy zespół kierowany przez astrofizyków Philippe Jetzer i Ruxandra Bondarescu z Uniwersytetu w Zurychu jest przekonany, że ultraprecyzyjne przenośne zegary atomowe sprawią, że identyfikacja złóż mineralnych lub ukrytych zasobów wody na Ziemi za pomocą zegarów stanie się rzeczywistością w ciągu następnej dekady. Mówią, że takie zegary zapewnią najbardziej bezpośredni pomiar geoidy - prawdziwej fizycznej formy Ziemi. Będzie można też łączyć zegary atomowe pomiary do istniejących metod geofizycznych do badania wnętrza Ziemi.

Obecnie ziemską geoidę - powierzchnię o stałym potencjale grawitacyjnym, który rozszerza średni poziom morza - można określić tylko pośrednio. Na kontynentach geoidę można obliczyć, śledząc wysokość satelitów na orbicie. Wybór odpowiedniej powierzchni to skomplikowany, wielowartościowy problem. Obliczona w ten sposób rozdzielczość przestrzenna geoidy jest niewielka - w przybliżeniu 100 km.

[caption id = "załącznik_1221" align = "aligncenter" width = "519"] Początkowy prototyp zegara atomowego o wysokiej precyzji, ACES (Atomic Clock Ensemble in Space), ma już zostać przewieziony do laboratorium kosmicznego Columbus na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) do 2014 roku.Europejska Agencja Kosmiczna ESA, D. Ducros][/podpis]

Wykorzystanie zegarów atomowych do określenia geoidy jest pomysłem opartym na ogólnej teorii względności, która została omówiona dla ostatnich 30 lat. Zegary umieszczone w różnych odległościach od ciężkiego ciała, takiego jak nasza Ziemia, tykają z różną szybkością. Podobnie, im bliżej ciężkiej podziemnej konstrukcji znajduje się zegar, tym wolniej tyka - zegar umieszczony nad rudą żelaza będzie tykał wolniej niż ten, który stoi nad pustą jaskinią. „W 2010 ultraprecyzyjne zegary atomowe zmierzyły różnicę czasu między dwoma zegarami, z których jeden znajduje się 33 centymetry nad drugim ”, wyjaśnia Bondarescu, po czym dodaje:„ Lokalne odwzorowanie geoidy na równoważną wysokość 1 centymetra za pomocą zegarów atomowych wydaje się być ambitne, ale w zasięgu technologia zegara atomowego ”.

Według Bondarescu, jeśli zegar atomowy znajduje się na poziomie morza, tj. Na dokładnej wysokości geoidy, drugi zegar mógłby zostać umieszczony w dowolnym miejscu na kontynencie, o ile jest zsynchronizowany z pierwszym zegarem. Połączenie między zegarami można wykonać kablem światłowodowym lub za pośrednictwem satelity telekomunikacyjnego pod warunkiem, że transmisja jest wystarczająco niezawodna. Drugi zegar będzie tykał szybciej lub wolniej, w zależności od tego, czy znajduje się powyżej lub poniżej geoidy. Lokalny pomiar geoidy można następnie połączyć z innymi pomiarami geofizycznymi, takimi jak pomiary grawimetryczne, które mierzą przyspieszenie pola grawitacyjnego, aby uzyskać lepszy obraz struktury podziemnej.

Do 2022 roku najwcześniej jeden taki ultraprecyzyjny przenośny zegar atomowy poleci w przestrzeń kosmiczną na pokładzie Satelita ESA," mówi Profesor Philippe Jetzer, szwajcarski delegat na misję satelitarną STE-Quest, której celem było bardzo dokładne przetestowanie ogólnej teorii względności. Już w 2014 lub 2015 r. „Zespół zegara atomowego w kosmosie ACES”Ma zostać przeniesiony do Międzynarodowa Stacja Kosmiczna ISS. ACES to początkowy prototyp, który nie ma jeszcze precyzji STE-QUEST.


Obejrzyj wideo: Jak duża jest Wielka Pacyficzna Plama Śmieci i co się w niej znajduje (Styczeń 2022).