Астрофизики давно используют явление гравитационного линзирования, одно из самых наглядных проявлений корпускулярно-волнового дуализма света. Поток света, движущийся от далёкой звезды, отклоняется в гравитационном поле массивных небесных тел на его пути, причём делает это предсказуемо и измеримо.
Физик из Университета Вуллонгонга Энбанг Ли создал лазерную систему на основе оптоволокна, которая освоила это гравитационное искривление света для задач дистанционного зондирования. При этом, гаджет достаточно компактен и прочен, чтобы работать на борту самолёта или даже подводной лодки.
По словам разработчика, подобные приборы однажды будут применяться в аэросъёмке для картографирования подземных структур, экологического мониторинга, а также в системах подводной навигации.
Крошечные сдвиги в гравитации могут показать критические изменения под нами или вокруг нас, от уровня грунтовых вод до накопления магмы под вулканами, что может указывать на будущие извержения.
Специалисты в оборонной сфере и горнодобывающей промышленности уже давно пользуются механическими гравитационными сенсорами. Такие приборы помогают определять плотность пород, скрытые водоносные карманы или подземные пещерные сети, но их показания легко искажаются даже от едва заметных вибраций.
Технология Ли, которую он в новой статье назвал "гравитационным картографированием", даёт серьёзные преимущества в мобильности и чувствительности.
Прибор имеет размер около одного метра в высоту, и содержит две катушки оптоволоконного кабеля, каждая из которых при разматывании достигает чуть более десяти километров. Принцип работы строится на сравнении задержки между двумя лазерными лучами, которые стремительно прогоняют фотоны по своим спиральным катушкам и обратно.
Крохотные временные задержки порядка нескольких пикосекунд и становятся теми масштабируемыми точками данных, которые фиксируют искажение лазерного света под действием гравитации. В лабораторных условиях учёный тестировал установку, поместив рядом с катушками цилиндрический стальной груз весом 72 килограмма на колёсной платформе.
В пресс-релизе Университета Вуллонгонга гаджет описывают как ранний прототип на стадии концепта, отмечая, что для полевого применения потребуются дополнительные исследования взаимодействия света с гравитационными полями.
Эксперименты проводились в полностью кондиционированной оптической лаборатории в здании без вибраций, что помогло исключить побочные факторы при калибровке. При этом сам автор признаёт, что предстоит ещё много работы, чтобы окончательно определить источники флуктуаций в измеряемых сигналах временной задержки.
В процессе этих исследований результаты могут поставить под сомнение один из фундаментальных постулатов физики, а именно представление о постоянстве скорости света.
В 1905 году Альберт Эйнштейн постулировал, что скорость света в вакууме постоянна и не зависит от движения наблюдателя. Наши экспериментальные результаты указывают на то, что фотоны могут взаимодействовать с гравитационным полем Земли способами, способными повлиять на то, как передаётся свет, что даёт новый взгляд на это давнее предположение.
