Yer altında bile çalışan, işini uydularla yapmak zorunda olmayan yeni bir GPS sistemi geliştirildi

Kozmik ışın çarpışmalarının yarattığı atom altı parçacıklar, “yeni bir tür GPS” oluşturmak için kullanıldı. Tokyo Üniversitesi bilim insanları, yeni bir çalışmada bu yüksek enerjili parçacıkların, bir binanın altındaki derinliklerde yeraltı odalarında gezinmek için nasıl kullanabildiğini gösterdi. Bu gezinti, alışıldık Küresel Konumlandırma Sistemi (GPS) kullanılarak mümkün olmazdı.

Türünün ilk örneği olan bu yetenek, Dünya atmosferindeki atomlara çarpan kozmik ışınların ürettiği yüksek enerjili parçacıklar olan müonlar sayesinde mümkün oluyor. Müonlar, dakikada metrekare başına yaklaşık 10.000 olan sabit bir sağanak halinde Dünya'ya “düşer” ve havada, suda veya kayada olmalarına bakılmaksızın aynı hızda hareket ederler.

Bu nitelikler daha önce eski Mısır piramitlerinin ve volkanların derinliklerini incelemek için kullanılıyordu. Şimdi, dünyada bir ilk olarak, bilim insanları yer altında gezinmek için müonları kullandılar.

Tokyo Üniversitesi’nde Muographix’ten çalışma yazarı Profesör Hiroyuki Tanaka yaptığı açıklamada, “Kozmik ışın müonları Dünya’ya eşit olarak düşüyor ve hangi maddeden geçtiklerine bakılmaksızın her zaman aynı hızda hareket ediyor, kilometrelerce kayaya bile nüfuz ediyor” dedi ve ekledi: “Şimdi, müonları kullanarak, yer altında, iç mekanlarda ve su altında çalışan muometrik konumlandırma sistemi (muPS) adını verdiğimiz yeni bir GPS türü geliştirdik.”

Geleneksel GPS cihazları, trilaterasyon adı verilen bir süreçte Dünya üzerindeki belirli bir noktayı bulmak için uydulardan gelen verileri kullanır. Basit bir şekilde, bir GPS cihazı, A uydusu, B uydusu ve daha fazla uydu ile arasındaki mesafeyi ölçerek çalışır. Bu yeni yöntem benzer bir prensip üzerinde çalışıyor ancak referans noktası olarak alçak Dünya yörüngesindeki uydular yerine müon algılayıcı sensörleri kullanıyor.

Araştırmacılar, bir kişinin bodrum katına bir alıcı detektörü götürdüğü sırada, bir binanın altıncı katına dört müon tespit eden referans istasyonunun yerleştirildiği bir deney gerçekleştirdiler. Kişi bodrumun koridorunda aşağı yukarı yürürken, hareketlerini göreceli olarak iyi bir doğrulukla takip edebildi.

Tanaka, “MuWNS'nin şu anki doğruluğu 2 metre ile 25 metre arasında, menzili ise yürüyen kişinin derinliğine ve hızına bağlı olarak 100 metreye kadar çıkıyor. Bu, kentsel alanlarda yer üstünde tek noktalı GPS konumlandırması kadar iyidir” dedi ve devam etti: “Ama yine de pratik bir seviyeden çok uzak. İnsanların bir metrelik doğruluğa ihtiyacı var ve bunun anahtarı ise zaman senkronizasyonu.”

Araştırmacılar, şu anda çok pahalı olduklarını kabul etseler de, çip ölçekli atomik saatler (CSAC'ler) kullanılarak doğruluğun iyileştirilebileceğini umuyor. Ancak, bu teknoloji daha ucuz ve daha erişilebilir hale geldikçe, muometrik kablosuz navigasyon sistemlerinin sonunda akıllı telefonlarda ortak bir özellik haline gelebileceğini tahmin ediyorlar.

Çalışma iScience’da yayınlandı.