Ученые создали датчик гравитационных аномалий

Британские физики создали миниатюрный детектор гравитационных аномалий, который поможет искать провалы в шахтах, тайные комнаты в пирамидах, скрытые этажи в зданиях и прочие пустоты, скрытые от нас под тонким слоем твердой материи, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Недра Земли, Луны и других планет представляют собой не однородную массу, а весьма пеструю смесь из относительно плотных и "пустых" горных пород, чья плотность может заметно различаться. Эти различия в плотности и пустоты под поверхностью создают так называемые масконы – гравитационные аномалии, точки, где притяжение будет сильнее или слабее, чем в среднем по планете.

Простейшим детектором подобных аномалий, как рассказывает Ричард Миддлмисс (Richard Middlemiss) и его коллеги из университета Глазго (Шотландия), являются обычные маятниковые часы – характер их хода меняется в присутствии гравитационной аномалии из-за того, что меняется ускорение свободного падения и вектор притяжения.

К примеру, в случае, когда плотность материи низка или мы находимся внутри большой ямы, сила притяжения будет ниже, и маятник будет качаться слабее, и наоборот – горы и плотные залежи материи представляют собой позитивные гравитационные аномалии, которые будут увеличивать силу и ускорять колебания маятника. Соответственно, наблюдая за движением подобных маятников, ученые могут искать подобные аномалии и изучать их.

Сегодня для таких исследований применяются сложные и весьма габаритные датчики, которые можно устанавливать только на спутники, вроде "близнецов" GRAIL или GRACE, или самолеты и другие крупные системы. Миддлмисс и его коллеги научились миниатюризировать подобные устройства, используя технологии, которые сегодня применяются при создании акселерометров для "айфонов" и других телефонов.

Их гравитометр представляет собой набор из нескольких кусочков кремния, представляющих собой маятник, раму и несколько своеобразных "анти-пружин", на которых подвешен этот маятник. За движением этого маятника следит специальная система на базе светодиода и фотодетектора – свет проходит через маятник и по его "миганию" ученые определяют то, насколько сильно сила притяжения отклоняется от нормы в той точке, где находится прибор.

Благодаря такой структуре, прибор Миддлмисса и его коллег способен замерять малейшие колебания в силе гравитации и ускорении свободного падения, равные нескольким микрометрам в секунду в квадрате. Это позволяет наблюдать за тем, как гравитационное взаимодействие Луны и Земли "растягивает" и "сжимает" недра нашей планеты, что создатели прибора и проделали в качестве демонстрации его работоспособности.

До встройки подобных детекторов в телефоны и другие гаджеты пока далеко, однако карманные приборы на основе разработки шотландских физиков можно будет использовать для проведения самых разных исследований – геологи могут использовать их для изучения месторождений, археологи – для поиска тайных комнат в пирамидах и курганах, вулканологи – для наблюдений за спящими вулканами, и многих других целей, о которых мы сегодня не можем подумать.

С другой стороны, как подчеркивают ученые в интервью "Би-би-си", их работа не имеет ничего общего с гравитационными волнами, которые недавно были обнаружены детектором LIGO. Они имеют совершенно иную природу, и их влияние на материю Земли, как рассказывает Миддлмисс, слишком мало для того, чтобы их мог зафиксировать детектор гравитационных аномалий.