AvanTIUn accelerometro quantistico 3D che è 50 volte più preciso dei sensori classici

07.12.22 - 08:00
Un team di scienziati francesi ha sperimentato un nuovo accelerometro che potrebbe portare a una navigazione senza GPS.
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Un accelerometro quantistico 3D che è 50 volte più preciso dei sensori classici
Un team di scienziati francesi ha sperimentato un nuovo accelerometro che potrebbe portare a una navigazione senza GPS.

Un team di scienziati del Centro Nazionale Francese per la Ricerca Scientifica ha sviluppato un accelerometro quantistico 3D, primo nel suo genere, che utilizza laser e atomi di rubidio ultrafreddi per misurare il movimento in tutte e tre le dimensioni. La scoperta estende quindi gli accelerometri quantistici nella terza dimensione e potrebbe portare a una navigazione accurata senza GPS e al rilevamento affidabile di preziosi giacimenti minerari. La ricerca è stata descritta in un articolo pubblicato sulla rivista New Scientist.

Un accelerometro è un sensore in grado di misurare l’accelerazione di un oggetto in una direzione, calcolandola rispetto alla massa dell’oggetto stesso. Gli accelerometri sono installati in tutti i sistemi telefonici e consentono, ad esempio, di valutare il movimento dell’oggetto nello spazio, calcolandone lo spostamento anche senza sistema GPS. Per quanto utili, gli accelerometri meccanici non sono molto affidabili. Se lasciati abbastanza a lungo, accumulano errori su scala chilometrica. E se questo non è un problema fondamentale per i telefoni che perdono brevemente il contatto con il GPS, lo è per quei dispositivi che viaggiano fuori portata per periodi prolungati, come ad esempio per i sottomarini che non possono accedere al GPS sott’acqua, o per la navigazione di riserva sulle navi in ​​caso di perdita del GPS.

Gli scienziati stanno lavorando da tempo su accelerometri quantistici per migliorare l’accuratezza del tracciamento posizionale. Gli accelerometri quantistici misurano le proprietà ondulatorie della materia. I dispositivi utilizzano i laser per rallentare e raffreddare nuvole di atomi. In questo stato, gli atomi si comportano come onde di luce, creando modelli di interferenza durante il movimento. I laser misurano quindi il cambiamento di questi schemi per tracciare la posizione del dispositivo nello spazio. Questi dispositivi sono chiamati interferometri atomici e in passato erano piuttosto ingombranti e potevano misurare solo una dimensione.

Il nuovo accelerometro quantistico 3D sviluppato dal team francese, invece, si presenta come una scatola di metallo della grandezza di un computer portatile. Utilizza laser lungo tutti e tre gli assi spaziali per manipolare e misurare una nuvola di atomi di rubidio intrappolati in una piccola scatola di vetro e raffreddati quasi allo zero assoluto. Come nei precedenti accelerometri quantistici, questi laser inducono increspature nella nuvola di atomi e interpretano i modelli di interferenza risultanti per misurare il movimento. Poiché i ricercatori possono controllare gli atomi con estrema precisione, possono effettuare misurazioni altrettanto accurate. Per testare l’accelerometro, lo hanno agganciato a un tavolo attrezzato per scuotere e ruotare e hanno scoperto che il sistema è 50 volte più preciso dei sensori di navigazione classici. Nell’arco di ore, la posizione del dispositivo misurata da un accelerometro classico si è discostata di un chilometro, quella calcolata dall’accelerometro quantistico intorno ai 20 metri.

L’accelerometro è ancora relativamente grande e pesante, ma se il processo di miniaturizzazione funzionerà, in futuro potrebbe essere installato nei telefonini, su navi e sottomarini per una navigazione precisa, oppure potrebbe essere adoperato per la ricerca di depositi minerali misurando lievi cambiamenti di gravità.

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