Ученые создали мюонный лазер, «видящий» сквозь двухметровый бетон

Международная группа исследователей впервые смогла получить изображение объекта, создав пучки искусственных мюонов с помощью сверхмощного лазера. Этот важный научный эксперимент был проведен на установке Экстреме Лигхт Инфраструктуре — Нуклеар Фйсикс (ЭЛИ-НП) в Румынии. Об этом сообщает Иксбт.ком.

Согласно данным иксбт.ком, мюоны — это элементарные частицы, похожие на электроны, но примерно в 200 раз тяжелее их. Именно это свойство позволяет им легко проходить сквозь многометровые слои плотных материалов, таких как металл и горные породы. Анализируя количество прошедших частиц и изменение их траектории, можно изучать внутреннюю структуру объектов, не вскрывая их. Этот метод называется мюографией.

Источник искусственных мюонов и процесс эксперимента

Обычно в мюографии используются мюоны, возникающие естественным путем в результате столкновения космических лучей с частицами атмосферы. С помощью этого метода, например, была исследована внутренняя структура египетских пирамид. Однако природные мюоны встречаются относительно редко — через каждый квадратный сантиметр поверхности проходит примерно одна частица в секунду. Поэтому для получения детального изображения требовались месяцы наблюдений.

Чтобы решить эту проблему, ученые решили создать источник искусственных мюонов. Для этого сверхмощный лазер направлялся на газ, где электроны ускорялись до очень высоких энергий. Затем электроны сталкивались с твердой мишенью, создавая высокоэнергетическое излучение, порождающее пары мюонов. Чтобы отделить мюоны от других частиц, полученный пучок пропускали через фильтр из пластика и парафина.

Перспективы и практическое значение

Как сообщает источник, детекторы, расположенные на расстоянии до 42 метров от источника, зафиксировали тень от стопки свинцовых кирпичей за двухметровой бетонной стеной. Полученное изображение полностью соответствовало реальному расположению и размерам кирпичей. Компьютерное моделирование показало, что около 90 процентов зафиксированных частиц составляли мюоны.

Исследователи оценивают это как первое изображение, сформированное с помощью искусственных мюонов лазерного происхождения. Пока точность таких снимков остается низкой, поэтому необходимо дальнейшее совершенствование технологии, в частности лазеров и детекторов. Тем не менее, искусственный источник позволяет проводить мюонное сканирование значительно быстрее и по требованию, не завися от потока естественных космических частиц.

В будущем этот метод может стать важным инструментом при проверке мостов, зданий и других крупных объектов инфраструктуры, а также при поиске ядерных материалов, скрытых под толстыми защитными слоями.