Eksperci z NUST MISIS, wspólnie z naukowcami z Instytutu Fizycznego im. Lebiediewa i Instytutu Badań Naukowych Fizyki Jądrowej Uniwersytetu Moskiewskiego, przygotowali do praktycznego zastosowania metodę radiografii mionowej, która umożliwia „widzenie” obiektów o wielkości kilometrowej. Metoda opiera się na rejestracji mionów - cząstek elementarnych powstających w wyniku zderzenia promieni kosmicznych z atmosferą ziemską.
Wchodząc w gęstą warstwę atmosfery (zaczynając od 40 km i poniżej), protony zderzają się z cząsteczkami tworzącymi naszą atmosferę. Podczas zderzania powstają różne cząstki, z których niektóre szybko zamieniają się w miony. One także „giną”, gdyż udało im się w ciągu swojego życia przejść przez całą atmosferę ziemską (na każdy metr kwadratowy powierzchni Ziemi co minutę leci 10 tysięcy mionów), a nawet wniknąć 8,5 km pod wodę lub 2 km w głąb ziemi. Im gęstsza substancja, tym szybciej strumień mionu słabnie. Dlatego jeśli umieścisz stały przedmiot między „przestrzenią” a detektorem, sylwetka tego obiektu ostatecznie pojawi się na detektorze. Jeśli w obiekcie znajdują się wgłębienia, one również staną się widoczne, ponieważ przelatujące przez nie miony pokonują mniejszą warstwę ciała stałego. Zwykle wystarczą trzy detektory umieszczone po przeciwnych stronach obiektu,aby stworzyć mapę 3D.
Miony są utrwalane za pomocą serii płytek fotograficznych z bromkiem srebra. Niektóre z nich są oświetlone. Następnie płytki są opracowywane i porównywane z odsłoniętymi obszarami, budując trajektorię ekspozycji. Im mniejsze ziarenka bromku i dokładniejszy algorytm dopasowywania, tym bardziej poprawny jest obraz obiektu.
Ślad mionowy na płycie fotograficznej / NUST; MISIS
Naukowcy z NUST MISIS, LPI i SINP MSU, pod kierownictwem czołowego eksperta NUST MISIS, doktora nauk fizycznych i matematycznych, profesor Natalii Polukhiny, opracowali detektory toru do radiografii mionowej, które pozwalają nie tylko zobaczyć spadające na nie miony, ale także określić z dużą precyzyjny kierunek ich ruchu. „Odszyfrowując odczyty detektorów, można stworzyć trójwymiarowy obraz różnorodnych obiektów, zaczynając od metrowej wielkości pustek w glebie, rozkładem gęstości skał, a kończąc na mapie jaskiń w górach” - podkreśliła Alevtina Chernikova, rektor NUST MISIS.
Mikroskop tunelowy do analizy śladów mionów / NUST; MISIS
Nowa technologia ma też inne zastosowania
Film promocyjny:
„Możesz nieinwazyjnie ocenić stan otworu wulkanicznego, reaktora elektrowni atomowej lub lodowca w górach” - mówi profesor Natalya Polukhina. - Możesz znaleźć nowy naturalny podziemny magazyn gazu ziemnego, zapalić pożar, który powstaje w górskich odpadach z wydobycia węgla na długo przed wypaleniem się od wewnątrz, przewidzieć erupcję wulkanu lub zapobiec katastrofalnym konsekwencjom zapadnięć w kopalniach lub na ulicach miast. Katastrofalne leje krasowe w mieście Berezniki na terytorium Perm stały się już ogromnym problemem społecznym. I musimy pamiętać, że mieszkańcy wielu dużych osad cierpią na takie awarie technogeniczne”.
Rosyjskie eksperymenty, które potwierdziły skuteczność metody torowej, odbywały się w kopalni Służby Geofizycznej Rosyjskiej Akademii Nauk w Obnińsku: naukowcy mogli „zobaczyć” za pomocą detektorów strukturę podziemnej konstrukcji, w której przeprowadzono eksperyment. Obecnie przygotowywany jest kompleks takich detektorów na bazie emulsji fotograficznej produkowanej w krajowym przedsiębiorstwie "AVK Slavich", który można wykorzystać np. Do poszukiwania węglowodorów.
NUST MISIS Główny ekspert, doktor fizyki i matematyki, profesor Natalya Polukhina / NUST MISIS
„Nasze wykrywacze śladów emulsji są dobre, ponieważ są łatwe w obsłudze, nie wymagają do działania prądu, w przypadku badań geologicznych mogą wykonać znacznie mniejszą liczbę odwiertów, a jednocześnie potrafią z dużą dokładnością rozróżniać obiekty o rozmiarach od metra do kilometrów” - wyjaśnił profesor Polukhina.
Specjaliści NUST MISIS pracują nad oprogramowaniem, które poprawi jakość dekodowania ścieżek, a także ochroni czujniki przed agresywnymi mediami w studniach.