Hassas yerçekimi ölçümleri, hassas yapılarının kurulumunda çok önemli bir parametre oluşturmaktadır.
Bu ölçümler için kullanılan sensörler, bir atom bulutunu optik olarak farklı momentum ve enerji durumlarının bir süper pozisyonuna sokarak serbest düşmelerine izin vererek çalışır. Yani kuantum mekaniği inşaat mühendisliği örneğinde iş başında diyebiliriz.
Atomik dalga paketleri daha sonra yeniden birleştirilmeden önce iki uzamsal yolda hareket etmektedirler. Ortaya çıkan girişim deseni yerel yerçekimi alanının hassas bir ölçüsünü sağlar.
Yapıların mekaniğinin araştırılmasında yerçekimi sensörleri kullanılabilmektedir.
Reel uygulamalarda yer altı yoğunluğu homojenliklerini araştırmak için yüzey seviyesindeki yerçekimi alanındaki dakika değişikliklerinin kullanılması ile gerçekleşmektedir.
Bunlara örnek olarak volkanları izlemek ya da bina projeleri etki edecek bilecek yeraltı boşluklarını sayabiliriz. Ancak bu tür sensörlerin pratik kullanımı paradoksal olarak hassasiyetleriyle sınırlıdır.
Mikrosismik titreşimleri iptal etmek için uzun ölçümlere ihtiyaç vardır. Yerel çekim alanını yüksek çözünürlükte haritalamak çok fazla zaman almaktadır.
İngiltere’deki Birmingham Üniversitesi’nden Michael Holynski ve meslektaşları şimdi ölçüm süresini azaltmak için bir çözüm gösterdiler. İki anti paralel manyeto-optik tuzakta mikro kelvin sıcaklıklarında rubidyum-87 atomu hazırladılar.
Bir atom bulutu yerine, araştırmacılar aynı anda iki buluta müdahale etmek için tek bir ışın kullandılar, biri diğerinin bir metre üzerinde olacak şekilde oluşturdu.
İki girişim modelinin karşılaştırılması dikey yerçekimi gradyanını ortaya çıkarmakta ve titreşim gürültüsünü neredeyse tamamen ortadan kaldırmaktadır.
Araştırmacılar, yukarıdaki fotoğrafta gösterilen detektörü, altında 2 m genişliğinde bir elektrik tüneli bulunan Birmingham Caddesi’nde test ettiler. Her yarım metrede bir 8,5 m’lik bir aralıkta ölçüm yaptılar.
Sonuçlar, yeraltı yapıları nedeniyle sadece küçük yerçekimi farklılıklarını değil, aynı zamanda yakındaki binaların ve yerel arazinin yerçekimsel çekimini de aldı. Ölçümler neticesinde beklenen toplam sinyali modellediler.
Atom interferometresi, beklenen yerçekimi değişimini, özellikle de grafikteki 0 konumunda tünelin hemen üzerindeyken yerçekimi gradyanındaki iyi tanımlanmış düşüşü tespit etti.
Bazı istatistiksel analizlerden sonra, sonuçlar yeraltı yapılarının yerleştirilmesi hakkında nicel bilgiler de sundu.
Prototipin duyarlılığı, en iyi laboratuvar tabanlı atom interferometrelerinin sadece 1 / 30’u kadar olmasına rağmen, belirsizliği, ticari klasik gravimetrelerin belirsizliklerinden 1.5 ila 4 kat daha küçüktür.
Arkeolojik alanların aranması ve akiferlerin haritalanması gibi potansiyel uygulamalara da uyarlanabilme ihtimali de vardır.
Kaynak: Physics Today
