El desarrollo de acelerómetros en frío más precisos átomo

Por primera vez, un equipo de físicos franceses (CNRS, el Instituto de Óptica Escuela de Postgrado, del Observatorio de París, ONERA, UPMC, Université Paris-Sud y la Universidad de Burdeos), apoyado por el CNES y la ESA, ha logrado desarrollar una vibración resistente acelerómetro átomo frío. Probado en vuelo parabólico, este prototipo fue capaz de medir aceleraciones infinitesimales, que hasta ahora sólo era posible en el laboratorio. Esto podría allanar el camino para el desarrollo de portátiles de acelerómetros de átomos fríos y posicionamiento mejorado y por lo tanto los sistemas de prospección geológica. También podría hacer posible probar directamente los aspectos de la teoría general de la relatividad de Einstein. Los resultados se publican en la revista Nature Communications .

Los acelerómetros utilizando ondas atómicas son mucho más precisos que los tradicionales acelerómetros, que se utilizan, por ejemplo, en los teléfonos inteligentes o a bordo de satélites y naves. La desventaja es que su principio de funcionamiento los hace frágiles ya que dependen de los átomos por láser enfriados a temperaturas cercanas al cero absoluto. Los átomos entonces se comportan de una manera ondulada, como haces de luz, haciendo posible la construcción de onda de la materia-interferómetros que son extremadamente sensibles a las aceleraciones. Esta particularidad se empezó a utilizar en acelerómetros atómicas, pero al precio de complejidad diabólica experimental y extrema sensibilidad a las vibraciones.

Funcionamiento a bordo de Airbus Novespace de «A300 ZERO-G», que realiza vuelos parabólicos para simular la microgravedad, por lo tanto, era un verdadero desafío. Para lograr esto, el equipo de investigadores desarrolló una nueva técnica que consiste en la fusión de los datos recogidos tanto por el acelerómetro y el átomo de acelerómetros convencionales. Esto les permitió medir la aceleración de la aeronave con una precisión de varios cientos de veces mayor que la de otros acelerómetros, a pesar de la interferencia de señal fuerte debido a sacudidas permanente.

La demostración de la viabilidad de este átomo de acelerómetro en condiciones difíciles, abre el camino a las aplicaciones comerciales. El modelo utilizado en vuelo era voluminoso (4 m3), pero los científicos las CNRS han desarrollado desde entonces una versión portátil, el tamaño de un tronco de viaje. Debido a ser comercializado el próximo año, está destinado principalmente a los laboratorios de investigación geofísica. De hecho, cualquier variación en la composición de la corteza de la Tierra se refleja en el campo gravitatorio local: finamente asignar este campo gravitatorio con un acelerómetro átomo, que podría ser posible identificar las venas minerales, supervisar la actividad subterránea sísmica o volcánica, el control de la seguridad de pozos de petróleo, etc

En términos de la investigación fundamental, el acelerómetro se utiliza para probar el principio de equivalencia de la relatividad general, según la cual la aceleración de la gravedad es la misma para todos los objetos. Es precisamente por esta razón que los investigadores han asegurado de que el instrumento podía soportar vuelo parabólico, en el que el dispositivo es brevemente sometido a la microgravedad. El principio de equivalencia se pondrá a prueba durante los próximos vuelos en los experimentos, con dos acelerómetros atómicas que operan con diferentes tipos de átomos. Los científicos por lo tanto se trata de determinar si los acelerómetros dan exactamente los mismos resultados. Una respuesta positiva significa que Einstein estaba en lo cierto.

Este trabajo se llevó a cabo en el marco de la CIE (interferometría coherente en el espacio), el cual es una colaboración entre:  
– del Laboratorio Charles Fabry (Institut d’Optique Graduate School, CNRS, Université Paris-Sud) 
– del Laboratorio Photonique Numérique et Nanociencias (Université Bordeaux 1, Institut d’Optique Graduate School, CNRS) 
– LNE-SYRTE (Observatoire de Paris, CNRS, UPMC, Laboratorio Nacional de Metrología et d’Essais) 
– ONERA, los franceses LabTM Aeroespacial 
– CNES, Centro Nacional d «Estudios Espaciales

 

Airbus A300 ZERO-G


© P. Bouyer, R. Geiger, V. Menoret, NOVESPACE

Airbus «A300 ZERO-G»

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