Experti z NUST MISIS společně s vědci z Lebedevského fyzického ústavu a Vědeckého výzkumného ústavu jaderné fyziky na Moskevské státní univerzitě připravili pro praktické použití metodu muonové radiografie, která umožňuje „vidět skrz“objekty o kilometrové velikosti. Metoda je založena na registraci mionů - elementárních částic produkovaných v důsledku kolize kosmických paprsků se zemskou atmosférou.
Když se protony dostanou do husté vrstvy atmosféry (od 40 km a níže), srazí se s molekulami, které tvoří naši atmosféru. Při kolizi se rodí různé částice, z nichž některé se rychle mění v miony. Rovněž „zahynuli“, ale během svého života dokázali projít celou atmosférou Země (10 minut na každý metr čtvereční zemského povrchu každou minutu) a dokonce proniknout 8,5 km pod vodou nebo 2 km do Země. Čím je látka hustší, tím rychlejší je tok mionu. Pokud tedy vložíte mezi „prostor“a detektor solidní objekt, objeví se na detektoru nakonec silueta tohoto objektu. Pokud jsou v objektu dutiny, budou také viditelné, protože miony, které jimi procházejí, překonají menší vrstvu pevné látky. Obvykle postačují tři detektory umístěné na opačných stranách objektu,vytvořit z toho 3D mapu.
Miony jsou fixovány pomocí série fotografických destiček z bromidu stříbrného. Některé z nich jsou osvětlené. Poté se desky vyvinou a porovnají se s exponovanými oblastmi, čímž se vytvoří expoziční trajektorie. Čím menší jsou zrna bromidu a čím přesnější je algoritmus přiřazování, tím správnější je obraz objektu.
Stopa muonu na fotografické desce / NUST; MISIS
Vědci z NUST MISIS, LPI a SINP MSU, pod vedením vedoucího odborníka NUST MISIS, doktora fyzických a matematických věd, profesorky Natálie Polukhiny, vyvinuli stopové detektory pro radiografii muonů, které umožňují nejen pozorovat padající miony na ně, ale také s vysokou mírou určení přesný směr jejich pohybu. "Rozluštěním hodnot detektorů je možné sestavit trojrozměrný obraz různých objektů, počínaje velikostí metrů dutin v půdě, rozložením hustoty hornin až po mapu jeskyní v horách," zdůraznila Alevtina Chernikova, rektorka NUST MISIS.
Tunelový mikroskop pro analýzu mionových stop / NUST; MISIS
Nová technologie má i jiné využití
Propagační video:
"Je možné neinvazivně posoudit stav sopečného otvoru, reaktoru jaderné elektrárny nebo ledovce v horách," říká profesorka Natalya Polukhina. - Můžete najít nové přírodní podzemní úložiště zemního plynu, chytit oheň, který se rodí v horském odpadu z těžby uhlí, dlouho předtím, než hoří zevnitř, předpovídat sopečnou erupci nebo zabránit katastrofickým následkům sinkholů v dolech nebo na ulicích města. Katastrofické jímky ve městě Berezniki, Perm Territory, se již staly velkým sociálním problémem. A musíme si uvědomit, že obyvatelé mnoha velkých osad trpí takovými technologickými selháními. ““
Ruské experimenty, které potvrdily provedení kolejové metody, proběhly v dole Geofyzikální služby Ruské akademie věd v Obninsku: vědci byli schopni pomocí detektorů „vidět“strukturu podzemní struktury, ve které byl experiment proveden. Nyní se připravuje komplex takových detektorů na základě fotografické emulze vyrobené v domácím podniku "AVK Slavich", kterou lze použít například k vyhledávání uhlovodíků.
NUST MISIS Hlavní odborník, doktor fyziky a matematiky, profesor Natalya Polukhina / NUST MISIS
"Naše emulzní stopové detektory jsou dobré, protože se snadno ovládají, nevyžadují provozování elektřiny, v případě geologického průzkumu dokážou pracovat s mnohem menším počtem studní a současně jsou schopny rozlišit objekty s velikostí od metru po kilometry s vysokou přesností," vysvětlil profesor Polukhina.
Specialisté NUST MISIS pracují na softwaru, který zlepší kvalitu dekódování stopy a chrání senzory před agresivními médii v jamkách.