Небольшое устройство размером с почтовую марку способно обнаружить изменения в гравитационном поле Земли всего на одну миллиардную долю, что эквивалентно изменению высоты на три миллиметра.
Все гравиметры – приборы, измеряющие силу земного притяжения – основаны на одном из двух принципов. Они фиксируют либо время, которое требуется объекту, чтобы преодолеть в свободном падении определенное расстояние, либо длину, на которую определенный вес растягивает пружину. Как правило, эти приборы по размерам и весу соответствуют автомобильному аккумулятору, а стоят не менее сотни тысяч долларов. Джайлс Хэммонд (Giles Hammond), физик из университета Глазго, и его коллеги положили в основу своего прибора пластинку кремния размером с почтовую марку. Она вырезана так, что в ее центре есть кусок весом 25 миллиграмм, подвешенный на трех жестких волокнообразных структурах, толщиной около 5 мкм каждый (то есть примерно в треть диаметра самого тонкого человеческого волоса). Все это вместе образует пружину, которая реагирует на изменения гравитационного поля, покачиваясь вверх – вниз. Движение пружины регистрируются фотодетектором.
Датчик настолько чувствителен, что он замечает приливы и отливы в земной коре – аналогично приливам на море они вызываются влиянием Луны и Солнца, но имеют намного меньшую амплитуду. Такие приборы можно будет устанавливать, например, на беспилотных летательных аппаратах, искать подземные тоннели, сооружаемые для поставок наркотиков через границу. Сеть приборов, размещенная на склонах вулкана, позволит контролировать движение магмы внутри и вовремя предсказывать извержения. Миниатюрные гравиметры можно будет легко брать в геологические экспедиции, где они помогут обнаружить месторождения по изменениям тяготения, вызванным разной плотностью горных пород.
О новом приборе сообщает статья журнала Nature.
