Bilim insanları iki metrelik betonun içini gösteren müon lazeri geliştirdi

Uluslararası bir araştırmacı grubu, yüksek güçlü bir lazer kullanarak yapay müon ışınları oluşturmayı ve ilk kez bir nesnenin görüntüsünü almayı başardı. Bu önemli bilimsel deney, Romanya'daki Extreme Light Infrastructure — Nuclear Physics (ELI-NP) tesisinde gerçekleştirildi. Bu gelişmeyi Ixbt.com bildiriyor.

Ixbt.com'un verilerine göre müonlar, elektronlara benzeyen ancak onlardan yaklaşık 200 kat daha ağır olan parçacıklardır. Tam da bu özellikleri, metal ve kayaç gibi kalın malzemelerin birkaç metrelik katmanlarından kolayca geçmelerini sağlar. Geçen parçacıkların sayısı ve yörüngelerindeki değişim analiz edilerek, nesnelerin iç yapısı açılmadan incelenebilir. Bu yönteme müografi denir.

Yapay müon kaynağı ve deney süreci

Müografide genellikle kozmik ışınların atmosferik parçacıklarla çarpışması sonucu doğal olarak oluşan müonlar kullanılır. Bu yöntemle örneğin Mısır piramitlerinin iç yapısı da incelenmişti. Ancak doğadaki müonlar nispeten nadirdir; her santimetrekarelik yüzeyden saniyede yaklaşık bir parçacık geçer. Bu nedenle ayrıntılı bir görüntü elde etmek için aylarca süren gözlemler gerekirdi.

Soruna çözüm bulmak amacıyla bilim insanları yapay bir müon kaynağı oluşturmaya karar verdiler. Bunun için ultra güçlü bir lazer gaza yönlendirildi ve içindeki elektronlar çok yüksek enerji seviyelerine kadar hızlandırıldı. Ardından elektronlar katı bir hedefle çarpışarak müon çiftleri üreten yüksek enerjili bir radyasyon oluşturdu. Müonları diğer parçacıklardan ayırmak için oluşan ışın, plastik ve parafinden yapılmış bir filtreden geçirildi.

Gelecekteki beklentiler ve pratik önem

Kaynağın bildirdiğine göre, kaynaktan 42 metre uzaklıkta bulunan dedektörler, iki metre kalınlığındaki beton duvarın arkasındaki kurşun tuğla yığınının gölgesini kaydetti. Elde edilen görüntü, tuğlaların gerçek konumu ve boyutlarıyla tamamen örtüştü. Bilgisayar modellemesi, kaydedilen parçacıkların yaklaşık yüzde 90'ının müonlardan oluştuğunu gösterdi.

Araştırmacılar bunu, lazer kaynaklı yapay müonlar kullanılarak oluşturulan ilk görüntü olarak değerlendiriyor. Şimdilik bu tür görüntülerin çözünürlüğü düşük seviyede kalıyor, bu nedenle teknolojinin, özellikle lazer ve dedektörlerin daha da geliştirilmesi gerekiyor. Buna rağmen yapay kaynak, doğal kozmik parçacık akışına bağımlı kalmadan müon taramasının çok daha hızlı ve talep üzerine gerçekleştirilmesine olanak tanıyor.

Gelecekte bu yöntem; köprüler, binalar ve diğer büyük altyapı tesislerinin denetiminde ve kalın koruyucu katmanların altında gizlenmiş nükleer materyallerin aranmasında önemli bir araç olabilir.