Видеть глубже с помощью атмосферных мюонов: от археологии к геологии

 Изображение мюонов, или «муография», может быть нишевой областью, но с использованием в зондировании как искусственных, так и природных структур ее привлекательность быстро растет. Новый обзор с открытым доступом, опубликованный в журнале Reviews in Physics Лоренцо Бонечи и Рафаэлло Д'Алессандро из Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Италия, и Андреа Джамманко, Католический университет Лувена, Центр космологии, физики элементарных частиц и фено состояние и перспективы муографии

Методы визуализации мюонов зависят от поглощения или рассеяния структурами атмосферных мюонов, которые образуются в запускаемой цепной реакции, когда космические лучи поражают частицы в верхних слоях атмосферы. Это рассеяние и поглощение можно использовать для изучения внутренних частей этих структур.

«Изображение мюонов создает связи между несвязанными в противном случае отраслями науки, такими как физика элементарных частиц, геология и археология», – говорит Джамманко. «Более того, мюоны поступают бесплатно, они абсолютно безопасной формой излучения, и они производятся естественным путем и повсеместно. Нет нужды в дорогих ускорителях или в опасных природных источниках излучения».

Джамманко объясняет, что использование мюонов включает зондирование внутри вулканов и древних археологических построек, что может иметь важные социальные последствия.

«Более полумиллиона людей живут в «красной зоне» вокруг Везувия, вулкана, славно уничтожившего древние римские города Помпеи и Герколанеум. Безответный с 1944 года Везувий может проснуться в любой момент», – говорит Джамманко. Муография дает доступ к глубине таких вулканов более прямым способом, чем любой стандартный метод.

Исследователь добавляет, что муография может помочь в ядерном секторе, как инструмент мониторинга утилизации ядерных отходов и даже контроля над ядерным оружием.

Возможны и более обычные виды использования, например, помощь инженерам выявлять недостатки конструкции в тоннелях, мостах и ​​зданиях, что связывает сферу с ее утечками.

«Все началось в 1955 году с очень простой установки: счетчики Гейгера на рельсе в австралийской шахте с целью измерения туннельных вскрышных пород. Наблюдаемую скорость подсчета просто перевели на примерную толщину вскрышной породы», – говорит Джамманко. . «С течением времени детекторы становились все более совершенными; обычно такие разработки были мотивированы не муографией, а другими целями, включая более фундаментальные физические исследования, такие как физика элементарных частиц».

Джамманко добавляет, что исследователи, работающие сегодня с муографией, опираются на разработки в детекторах частиц, начатых на Большом адронном коллайдере (LHC), и будущие исследования будут основаны на его преемниках, а муография станет отдельной отраслью.

Он объясняет, что сейчас идеальное время для обзорной работы по муографии, особенно учитывая растущий интерес к разработке более эффективных и компактных портативных мюонных детекторов.

Это может стать поворотным моментом в этой теме. До недавнего времени большинство муографической литературы состояло из измерений, подтверждающих принципы, целью которых является продемонстрировать, что определенное исследование выполнимо. Частный сектор становится все больше и больше. больше заинтересованы, и портативный многоцелевой детектор, по всей видимости, является привлекательной идеей для них. Если расходы будут достаточно сокращены, и если нам удастся сделать такие детекторы почти «подключи и работай», это может оказать очень глубокое влияние на археологию, исследовательскую геофизику и гражданское строительство», – заключает Джамманко.

Источник