Nouvelle subvention de la NASA pour soutenir les capteurs quantiques dans l’espace | CU Boulder aujourd’hui

Cette histoire a été adaptée d’un version publiée par l’Université du Texas à Austin.

Une équipe de recherche multi-universitaire, comprenant des ingénieurs et des physiciens de CU Boulder, mettra au point une technologie et des outils pour améliorer la mesure des facteurs climatiques importants en observant les atomes dans l’espace.

Le nouveau Quantum Pathways Institute est dirigé par l’Université du Texas à Austin, et des scientifiques de l’Université de Californie à Santa Barbara, du California Institute of Technology et du National Institute for Standards and Technology (NIST) des États-Unis y participent également. Les chercheurs a reçu 15 millions de dollars de financement de la NASA sur cinq ans pour l’institut.

Ils se concentreront sur le concept de détection quantique, qui consiste à observer comment les atomes réagissent à de petits changements dans leur environnement, et à l’utiliser pour déduire les variations temporelles du champ de gravité de la Terre. Cela permettra aux scientifiques d’améliorer la précision avec laquelle plusieurs processus climatiques importants peuvent être mesurés, tels que l’élévation du niveau de la mer, le taux de fonte des glaces, les changements dans les ressources en eau terrestres et les changements dans le stockage de la chaleur des océans.

Dana Anderson, professeur de physique et membre de JILA, un institut de recherche commun entre CU Boulder et NIST, dirige l’effort expérimental CU. L’équipe basée au Colorado aidera à développer de nouveaux capteurs quantiques en s’appuyant sur les décennies d’expérience de JILA dans les “horloges atomiques”, des appareils qui mesurent les oscillations incroyablement rapides d’atomes refroidis à une fraction de degré au-dessus du zéro absolu.

D’autres chercheurs de CU Boulder sur le nouvel effort incluent Murray Holland, boursier JILA; Penina Axelrad, professeur émérite au Ann et HJ Smead Département des sciences de l’ingénierie aérospatiale; et Marco Nicotra, professeur adjoint au Département de génie électrique, informatique et énergétique.

“La collaboration entre UT Austin, CU Boulder, UCSB, Caltech et NIST vise le développement d’une technologie de détection quantique à très haute performance pour les futures missions spatiales”, a déclaré Holland. “Les travaux au JILA et ailleurs ont démontré le potentiel de ces méthodes pour optimiser la conception et le contrôle des capteurs quantiques au-delà de ce que tout être humain a réalisé à ce jour.”

Le groupe multi-universitaire se penchera spécifiquement sur les changements dans les forces gravitationnelles et ce que cela signifie pour le climat. À mesure que le climat change – avec la fonte des calottes glaciaires et le changement du niveau de la mer et des températures – cela modifie les forces gravitationnelles autour de la terre et dans l’espace. Les atomes en orbite autour de la Terre réagissent à ces changements gravitationnels. En mesurant ces réactions, les chercheurs peuvent donner de meilleures lectures des changements dans les processus climatiques.

“Ce projet a réuni une équipe incroyable d’individus”, a déclaré Nicotra. « En tant qu’ingénieur avec une formation non quantique, je suis reconnaissant à mes collaborateurs de m’avoir fait découvrir le domaine. Je suis également ravi de voir comment ma discipline, l’ingénierie de contrôle, peut avoir un impact sur la technologie quantique.

Le défi pour l’équipe est double. Certaines parties de ces technologies de détection existent aujourd’hui, mais une grande partie de ce qu’elles construisent est nouvelle. Ajoutez à cela le défi d’envoyer ces instruments en orbite.

“Vous ne pouvez pas avoir de maintenance manuelle dans l’espace – une fois que vous envoyez quelque chose, c’est hors de portée ; vous ne pouvez pas le voir”, a déclaré Srinivas Bettadpur de l’UT Austin qui dirige l’institut de la NASA. “Vous devez faire beaucoup de travail pour vous assurer que l’instrument volera et que la technologie fonctionnera pendant plusieurs années, au moins, pour permettre les découvertes.”