Experter från NUST MISIS, tillsammans med forskare från Lebedev Physical Institute och Scientific Research Institute of Nuclear Physics, Moskva State University, förberedde för praktisk tillämpning metoden för muonradiografi, vilket gör det möjligt att "se igenom" föremål av en kilometerstorlek. Metoden är baserad på registreringen av muoner - elementära partiklar som produceras på grund av kollision av kosmiska strålar med jordens atmosfär.
Att komma in i det täta lagret i atmosfären (från 40 km och därunder) kolliderar protoner med molekylerna som utgör vår atmosfär. Vid kollisioner föds olika partiklar, av vilka några snabbt förvandlas till muoner. De "förgås", men har lyckats under hela deras liv att passera hela atmosfären på jorden (10 tusen muons flyger till varje kvadratmeter av jordens yta varje minut) och tränger till och med 8,5 kilometer under vatten eller 2 kilometer in i jorden. Ju tätare ämnet, desto snabbare försvagas muonflödet. Om du lägger ett fast föremål mellan "rymden" och detektorn, kommer silhuetten av detta objekt så småningom att visas på detektorn. Om det finns håligheter i objektet, kommer de också att bli synliga, eftersom muoner som flyger genom dem övervinner ett mindre skikt av fast material. Tre detektorer belägna på motsatta sidor av objektet räcker vanligtvis,för att göra en 3D-karta över den.
Muonerna fixeras med en serie fotografiska plattor av silverbromid. Några av dem är upplysta. Sedan utvecklas plattorna och jämförs med de exponerade områdena och bygger exponeringsbanan. Ju mindre bromidkornen och desto mer exakt matchande algoritm, desto mer korrekt är bilden av objektet.
Muon-spår på en fotografisk platta / NUST; MISIS
Forskare från NUST MISIS, LPI och SINP MSU, under ledning av NUST MISIS ledande expert, doktor i fysikaliska och matematiska vetenskaper, professor Natalia Polukhina, har utvecklat spårdetektorer för muonradiografi, som tillåter inte bara att se muoner falla på dem, utan också att bestämma med höga precisionsriktning för deras rörelse. "Genom att dechiffrera avläsningarna för detektorerna är det möjligt att komponera en tredimensionell bild av en mängd olika objekt, börjar med mätstorleken på tomrum i marken, fördelningen av bergtätheten och slutar med en karta över grottor i berget," betonade Alevtina Chernikova, rektor för NUST MISIS.
Tunnelmikroskop för analys av muon-spår / NUST; MISIS
Den nya tekniken har också andra användningsområden
Kampanjvideo:
"Det är möjligt att inte invasivt bedöma tillståndet för en vulkanavluft, en kärnkraftverkreaktor eller en glaciär i bergen," säger professor Natalya Polukhina.”Du kan hitta en ny naturlig underjordisk lagringsanläggning för naturgas, ta eld som börjar i ett bergavfall från kolbrytning långt innan det brinner ut från insidan, förutsäga ett vulkanutbrott eller förhindra de katastrofala konsekvenserna av sjunka i gruvor eller på stadens gator. Katastrofiska sjunker i staden Berezniki, Perm-territoriet, har redan blivit ett stort socialt problem. Och vi måste komma ihåg att invånare i många stora bosättningar lider av sådana tekniska brister."
Ryska experiment, som bekräftade spårningsmetodens prestanda, ägde rum i gruvan från Geophysical Service vid den ryska vetenskapsakademin i Obninsk: forskare kunde "se" med hjälp av detektorer strukturen i den underjordiska strukturen där experimentet genomfördes. Nu förbereds ett komplex av sådana detektorer på grundval av en fotografisk emulsion producerad vid det inhemska företaget "AVK Slavich", som kan användas till exempel för att söka efter kolväten.
NUST MISIS Ledande expert, doktor i fysik och matematik, professor Natalya Polukhina / NUST MISIS
"Våra emulsionsspårdetektorer är bra eftersom de är enkla att använda, kräver inte elektricitet för att driva, när det gäller geologisk utforskning kan de göra med ett mycket mindre antal brunnar, och samtidigt kan de skilja objekt som sträcker sig i storlek från en meter till kilometer med hög noggrannhet," förklarade professor Polukhina.
NUST MISIS-specialister arbetar med mjukvara som kommer att förbättra kvaliteten på spåravkodning, samt för att skydda sensorer från aggressiva media i brunnar.
