Scienziati francesi sperimentano un accelerometro che può sostituire il GPS

Un team del Centro Nazionale Francese per la Ricerca Scientifica ha inventato 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, secondo un articolo di New Scientist pubblicato la scorsa settimana. Un accelerometro è un sensore in grado di misurare l’accelerazione di un oggetto in una direzione, calcolandola rispetto alla massa dell’oggetto stesso. In questo caso i laser misurano spostamenti di una nuvola di atomi di rubidio ultrafreddi il cui spostamento viene utilizzato per misurare in modo preciso l’accelerazione. 

La scoperta potrebbe portare a una navigazione accurata senza GPS e al rilevamento affidabile di preziosi giacimenti minerari. Gli accelerometri sono installati in tutti i sistemi telefonici e permettono, ad esempio, di valutare il movimento dell’oggetto nello spazio, calcolandone lo spostamento anche senza sistema GPS. Gli accelerometri meccanici sono molto utili, ma non molto affidabili. Con un tempo sufficiente, accumulano errori su scala chilometrica che vengono corretti tramite le rilevazioni GPS, ma se queste mancano allora gli errori si accumulano sino a diventare di Km. Questo è un problema non per i telefoni, ma per i sottomarini, che non possono collegarsi ai sistemi GPS e che quindi possono avere delle rilevazioni della propria posizione completamente errate.

I ricercatori stanno lavorando da tempo su accelerometri quantistici che misurano le proprietà ondulatorie della materia per sostituire i sistemi GPS. I dispositivi funzionano utilizzando il laser per rallentare e raffreddare nuvole di atomi, consentendo loro di comportarsi 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.

Ma ora gli scienziati sono riusciti a produrne di piccoli e pratici, addirittura in 3D, cioè capaci di rilevare le accelerazioni in qualsiasi direzione nello spazio. Questo è ciò che il team francese ha realizzato in una scatola di metallo lunga quanto un computer portatile.

Il nuovo accelerometro è costituito da laser posizionati lungo tutti e tre gli assi spaziali che possono manipolare una nuvola di atomi di rubidio intrappolati in una piccola scatola di vetro e raffreddati quasi allo zero assoluto. Questi laser generano increspature nella nuvola di atomi e misurano i modelli di interferenza risultanti per stimare il movimento.

Se il processo di miniaturizzazione funzionerà in un futuro potremo avere anche telefono in grado di calcolare la propria posizione senza nessuna necessità di appoggiarsi ai sistemi satellitari.