Будівлям зроблять «томографію» за допомогою космічних мюонів

Фізики з Лос-Аламоской національної лабораторії в США запропонували використовувати космічні мюони для дослідження внутрішньої структури будівель і механізмів. Робота з описом технології опублікована в журналі, коротко про неї пише Science.

Мюони - це заряджені елементарні частинки з половинним спином і масою, що в 207 разів перевищує масу електронів. Вони постійно утворюються в результаті розпаду піонів, що виникають в атмосфері під дією первинних космічних променів (протонів, атомів та інших частинок, що рухаються з навколосвітніми швидкостями). Період напіврозпаду мюонів становить близько двох мікросекунд, але за цей час вони встигають досягти поверхні Землі, де їх можна зареєструвати.

Ідея нової технології полягає в тому, щоб використовувати розсіювання і поглинання мюонів в об'єкті для реконструкції його тривимірної структури - приблизно так, як це відбувається при комп'ютерній томографії. Оскільки мюони порівняно з електронами слабо взаємодіють з речовиною, це дозволяє зазирнути у внутрішню структуру навіть дуже масивних об'єктів: наприклад, бетонних мостів або ядерних реакторів.

У новій роботі вчені використовували два масиви детекторів, які були розташовані до і після тестового об'єкта. У ролі останнього виступив металевий ввентиль, «замурований» у бетонну плиту. Аналіз даних детекторів дозволив встановити, в яких точках мішені відбувається більш сильне або слабке розсіювання мюонів. У результаті вдалося отримати зображення вентиля і визначити його положення: чи був він відкритий або закритий.

Перевагою нової технології є відсутність необхідності в спеціальному джерелі будь-якого випромінювання - замість нього використовується, фактично, природний радіоактивний фон. До недоліків методу можна віднести необхідність у досить довгій витримці. Так, щоб отримати потрібне зображення вентилів авторам знадобилося близько чотирьох годин експозиції. Цікаво, що при цьому використовувалися принципово такі ж детектори, які складають головну частину установки CMS на Великому адронному колайдері в ЦЕРН.

Це не перша спроба використовувати мюони як заміну рентгену. Раніше інша група дослідників пропонувала використовувати відповідні детектори для пошуку в автомобілях прихованих радіоактивних матеріалів і обладнання.