Kozmik Işın Çarpışmalarından Yeni Bir GPS Sistemi
Kozmik ışın çarpışmalarının yarattığı atom altı parçacıklar, bilim dünyasında devrim niteliğinde bir gelişmeye yol açarak “yeni bir tür GPS” sisteminin oluşturulmasına olanak tanıdı. Tokyo Üniversitesi araştırmacıları, bu yüksek enerjili parçacıkların, bir binanın derinliklerinde yer alan odalarda gezinmek için nasıl kullanılabileceğini gözler önüne serdi. Geleneksel Küresel Konumlandırma Sistemi (GPS) ile mümkün olamayacak bir yöntemle gerçekleştirilen bu gezinti, kozmik ışınların ürettiği yüksek enerjili parçacıklar olan müonlar sayesinde mümkün oldu.
Müonlar, dünya yüzeyine dakikada metrekare başına yaklaşık 10.000 oranında düşerek, havada, suda ya da kayada, her durumda aynı hızda hareket ederler. Bu özellikleri, daha önce eski Mısır piramitlerinin ve volkanların derinliklerini incelemek için kullanılmıştı. Şimdi ise, dünyada bir ilk olarak bilim insanları, yer altındaki alanlarda müonları kullanarak navigasyon yaptı.
Tokyo Üniversitesi’nden Muographix ekibinin çalışma yazarı Profesör Hiroyuki Tanaka, bu yeni teknolojinin detaylarını şu sözlerle açıkladı: “Kozmik ışın müonları, Dünya’ya eşit bir şekilde düşerken, geçtikleri maddeden bağımsız olarak her zaman aynı hızda hareket ediyorlar ve kilometrelerce derin kayalara bile nüfuz edebiliyorlar.” Ayrıca, “Müonları kullanarak, yer altındaki alanlarda, iç mekanlarda ve su altında çalışan muometrik konumlandırma sistemi (muPS) adını verdiğimiz yeni bir GPS türü geliştirdik.” şeklinde ekledi.
Geleneksel GPS sistemleri, trilaterasyon adı verilen bir yöntemle belirli bir noktayı bulmak için yörüngedeki uydulardan gelen verileri kullanır. Basit bir şekilde ifade etmek gerekirse, bir GPS cihazı, A, B ve diğer uydularla arasındaki mesafeyi ölçerek konum belirler. Ancak bu yeni yöntem, benzer bir prensip üzerine kurulmuş olsa da, referans noktası olarak alçak Dünya yörüngesindeki uydular yerine müon algılayıcı sensörleri kullanmaktadır.
Araştırmacılar, deney sırasında bir kişinin bodrum katına bir alıcı detektörü götürdüğü ve bir binanın altıncı katına dört müon tespit eden referans istasyonunun yerleştirildiği bir senaryo oluşturdu. Kişi bodrum katında koridorda yukarı ve aşağı hareket ederken, bu hareketler oldukça iyi bir doğrulukla takip edilebildi. Tanaka, “MuWNS’nin mevcut doğruluğu 2 ile 25 metre arasında değişiyor ve menzil, yürüyen kişinin derinliğine ve hızına bağlı olarak 100 metreye kadar çıkabiliyor. Bu, kentsel alanlarda yer üstündeki tek noktalı GPS konumlandırması kadar etkili.” dedi. Bununla birlikte, “Ancak bu, pratik bir seviyeden uzak. İnsanların bir metrelik doğruluğa ihtiyacı var ve bunun anahtarı zaman senkronizasyonu.” şeklinde de sözlerine devam etti.
Araştırmacılar, mevcut durumda oldukça maliyetli olsalar da, çip ölçekli atomik saatler (CSAC’ler) kullanılarak bu doğruluğun artırılabileceğini umuyorlar. Teknolojinin daha ekonomik ve erişilebilir hale gelmesiyle birlikte, muometrik kablosuz navigasyon sistemlerinin, nihayetinde akıllı telefonlarda yaygın bir özellik haline gelmesi bekleniyor. Bu çalışma, iScience dergisinde yayınlandı.
