Eksperti no NUST MISIS kopā ar zinātniekiem no Ļebedeva Fiziskā institūta un Maskavas Valsts universitātes Kodolfizikas zinātniskās pētniecības institūta praktiskai izmantošanai sagatavoja muonu radiogrāfijas metodi, kas dod iespēju "redzēt cauri" kilometru lielus objektus. Metodes pamatā ir muonu reģistrēšana - elementāras daļiņas, kas rodas kosmisko staru sadursmes ar Zemes atmosfēru dēļ.
Nokļūstot blīvā atmosfēras slānī (sākot no 40 km un zemāk), protoni saduras ar molekulām, kas veido mūsu atmosfēru. Sadursmē rodas dažādas daļiņas, no kurām dažas ātri pārvēršas muonos. Viņi arī "iet bojā", tomēr dzīves laikā viņiem ir laiks, lai izietu visu Zemes atmosfēru (10 minūtes muonu katru minūti lido uz katru Zemes virsmas kvadrātmetru) un pat 8,5 kilometrus zem ūdens nokļūtu zemē vai 2 kilometrus zemē. Jo blīvāka viela, jo ātrāk vājinās muonu plūsma. Tāpēc, ja jūs novietojat cietu priekšmetu starp "atstarpi" un detektoru, tad galu galā detektorā parādīsies šī objekta siluets. Ja objektā ir dobumi, tie arī kļūs redzami, jo caur tiem lidojošie mūoni pārvar mazāku cietās vielas slāni. Parasti pietiek ar trim detektoriem, kas atrodas pretējās objekta pusēs,no tā izveidot 3D karti.
Muonus fiksē, izmantojot virkni sudraba bromīda fotoplāksnīšu. Daži no tiem ir apgaismoti. Tad plāksnes tiek izstrādātas un salīdzinātas ar atklātajām zonām, veidojot ekspozīcijas trajektoriju. Jo mazāki bromīda graudi un jo precīzāks ir atbilstošais algoritms, jo pareizāks ir objekta attēls.
Mēness pēdas uz foto plates / NUST; MISIS
Zinātnieki no NUST MISIS, LPI un SINP MSU NUST MISIS vadošās ekspertes, fizikālo un matemātisko zinātņu doktora, profesores Natālijas Polukhinas vadībā ir izstrādājuši sliežu detektorus mūonu rentgenogrāfijai, kas ļauj ne tikai redzēt uz tiem krītošos muonus, bet arī noteikt ar augstu precīzs viņu kustības virziens. “Atšifrējot detektoru nolasījumus, ir iespējams apkopot dažādu objektu trīsdimensiju attēlu, sākot ar tukšumu metru lielumu augsnē, akmeņu blīvuma sadalījumu un beidzot ar alu karti kalnā,” uzsvēra NUST MISIS rektore Alevtina Čerņikova.
Tuneļa mikroskops muonu celiņu analīzei / NUST; MISIS
Jaunajai tehnoloģijai ir arī citi pielietojumi
Reklāmas video:
“Ir iespējams neinvazīvi novērtēt vulkāna ventilācijas atveres, atomelektrostacijas reaktora vai ledāja stāvokli kalnos,” saka profesore Natālija Polukhina. “Jūs varat atrast jaunu dabisko dabasgāzes pazemes krātuvi, noķert ugunsgrēku, kas sākas ogļu ieguves atkritumu kalnā ilgi pirms tā izdegšanas no iekšpuses, paredzēt vulkāna izvirdumu vai novērst katastrofiskās izlietņu raktuvju vai pilsētu ielās radītās katastrofiskās sekas. Katastrofiskās izlietnes Berezniki pilsētā, Permas teritorijā, jau ir kļuvušas par milzīgu sociālo problēmu. Un mums jāatceras, ka daudzu lielu apmetņu iedzīvotāji cieš no šādām tehnogēnām neveiksmēm."
Krievijas eksperimenti, kas apstiprināja sliežu ceļa metodes izpildi, notika Krievijas Zinātņu akadēmijas Ģeofiziskā dienesta raktuvē Obninskā: zinātniekiem bija iespēja ar detektoru palīdzību "redzēt" pazemes struktūras struktūru, kurā eksperiments tika veikts. Tagad tiek gatavots šādu detektoru komplekss, pamatojoties uz foto emulsiju, kas ražota vietējā uzņēmumā "AVK Slavich" un kuru var izmantot, piemēram, ogļūdeņražu meklēšanai.
NUST MISIS vadošais eksperts, fizikas un matemātikas doktors, profesore Natālija Polukhina / NUST MISIS
“Mūsu emulsijas celiņu detektori ir labi, jo tie ir viegli darbināmi, darbībai nav nepieciešama elektrība, ģeoloģiskās izpētes gadījumā tos var veikt ar daudz mazāku aku skaitu un tajā pašā laikā ar lielu precizitāti spēj atšķirt objektus, kuru izmērs ir no metra līdz kilometriem,” skaidroja profesore Polukhina.
NUST MISIS speciālisti strādā pie programmatūras, kas uzlabos sliežu dekodēšanas kvalitāti, kā arī aizsargās sensorus no agresīvas vides urbumos.
