Sí, al menos en una prueba de campo con un túnel poco profundo. En 2022, un equipo de la Universidad de Birmingham utilizó un gradiómetro cuántico para localizar una estructura enterrada sin excavar. El ensayo mostró que las variaciones de gravedad pueden revelar un vacío bajo la superficie; no demostró, sin embargo, que el equipo pueda detectar cualquier cavidad minera ni hacerlo a cualquier profundidad.
El trabajo, titulado “Quantum sensing for gravity cartography”, fue publicado en Nature el 24 de febrero de 2022. Ben Stray encabezó el equipo, que integró investigadores de física e ingeniería de Birmingham junto con colaboradores del sector público y privado. La prueba se hizo sobre un túnel de servicios de 2 metros de ancho, bajo una vía del campus universitario y a cerca de 1 metro de profundidad.
Átomos de rubidio comparan la gravedad a dos alturas
El instrumento no busca el vacío con una señal enviada al subsuelo, como ocurre con métodos que usan ondas electromagnéticas. Mide la respuesta gravitatoria pasiva de la masa bajo el terreno. Un túnel contiene menos masa que el material que ocuparía ese volumen, por lo que modifica levemente la gravedad local. El reto es distinguir esa variación de los cambios causados por el suelo y el movimiento del propio instrumento.
Para hacerlo, el prototipo empleó dos nubes de átomos ultrafríos de rubidio, separadas verticalmente alrededor de 1 metro. Pulsos láser manipulan las nubes y las hacen actuar como ondas de materia en un interferómetro: la fase que adquieren durante la caída permite medir la aceleración gravitatoria. Al comparar las mediciones de ambas alturas, el equipo obtiene el gradiente de gravedad y puede reducir parte del ruido que afecta simultáneamente a las dos nubes, incluido el producido por vibraciones.
La diferencia entre ambas mediciones es importante. Un gravímetro registra la gravedad en un punto; un gradiómetro compara cómo cambia entre dos posiciones cercanas. Esa comparación ayuda a identificar anomalías locales, aunque no elimina todas las interferencias ni determina por sí sola la forma exacta del objeto enterrado.
El ensayo recorrió 8,5 metros sobre un túnel
Durante la prueba, los investigadores midieron el gradiente cada 0,5 metros a lo largo de una línea de 8,5 metros que cruzaba el túnel. La señal observada coincidió con la estimada mediante simulaciones del campo gravitatorio, que consideraron la geometría de la estructura y factores del entorno, como edificios cercanos. El estudio informó una incertidumbre estadística de 20 E; un Eötvös (E) equivale a 10⁻⁹ s⁻². La anomalía se distinguió con una relación señal-ruido de 8.
La demostración fue un levantamiento controlado sobre una estructura conocida, no una búsqueda a ciegas en una mina. Sí estableció que un sensor de átomos fríos podía operar fuera del laboratorio y producir un mapa de alta resolución espacial en condiciones reales de terreno. La Universidad de Birmingham también describe pruebas de ingeniería posteriores en sus instalaciones, entre ellas ensayos para detectar tuberías en un banco de arena; son evaluaciones de desempeño y no equivalen a una validación comercial para exploración minera.
Geología, vibraciones y profundidad fijan los límites
La cavidad no es la única fuente de una anomalía gravitatoria. Cambios en la densidad de las rocas, humedad, topografía, edificios, vibraciones del tráfico e inclinación del equipo pueden alterar o enmascarar la señal. Por eso, los datos requieren correcciones y modelos geológicos para interpretar qué distribución de masa podría producir el patrón medido. Una lectura aislada no basta para concluir que existe una cavidad ni para calcular con certeza su tamaño y profundidad.
Otro estudio de campo muestra la aplicación de la gravimetría cuántica en un ambiente exigente, aunque con un objetivo distinto. En el Etna, un gravímetro cuántico de átomos registró durante unos cuatro meses cambios asociados a redistribuciones de masa volcánica, a unos 2,5 kilómetros de los cráteres activos. Ese resultado respalda el uso de la gravimetría cuántica en terreno, pero no demuestra la detección de cavidades mineras.
Para apoyar decisiones antes de perforar, un sistema tendría que medir con suficiente sensibilidad y rapidez sobre una malla de puntos, controlar el ruido y contrastar la anomalía con información geológica y otros métodos geofísicos. La prueba de Birmingham ofrece una respuesta concreta a la pregunta: un prototipo cuántico localizó un túnel somero; su alcance para cavidades más profundas, irregulares o en terrenos geológicamente complejos aún debe validarse.
REDIMIN Responde
¿Qué tecnología utilizó el equipo de la Universidad de Birmingham para localizar una estructura enterrada?
El equipo utilizó un gradiómetro cuántico que mide la respuesta gravitatoria pasiva de la masa bajo el terreno, utilizando átomos ultrafríos de rubidio para detectar variaciones de gravedad.
¿Qué tipo de estructura fue localizada durante la prueba de campo?
La prueba de campo localizó un túnel de servicios de 2 metros de ancho, ubicado bajo una vía del campus universitario y a cerca de 1 metro de profundidad.
¿Cuál fue la longitud del recorrido durante la prueba y cómo se realizaron las mediciones?
El ensayo recorrió 8,5 metros sobre el túnel, y las mediciones del gradiente de gravedad se realizaron cada 0,5 metros a lo largo de esta línea.
¿Qué desafíos enfrenta la detección de cavidades con gravimetría cuántica?
La detección enfrenta desafíos como las interferencias causadas por cambios en la densidad de las rocas, humedad, topografía, edificios, vibraciones del tráfico e inclinación del equipo, que pueden alterar o enmascarar la señal.
¿Qué limitaciones tiene el uso del gradiómetro cuántico para detectar cavidades mineras?
El gradiómetro cuántico aún no ha demostrado su capacidad para detectar cavidades mineras a mayor profundidad, en terrenos irregulares o geológicamente complejos, y requiere validación adicional para estos escenarios.
