211service.com
Kā kosmisko staru mioni varētu atklāt slēptos kodolatkritumus
Mūoni ir uzlādētas daļiņas, piemēram, elektroni, ar vienādu lādiņu, bet vairāk nekā 200 reižu lielāku masu. Tos nepārtraukti rada kosmiskie stari, kas ietriecas atmosfēras augšējos slāņos un apber zemi ar ātrumu aptuveni viens uz kvadrātcentimetru minūtē.
Ir viegli iedomāties, ka šie mioni ir nedaudz vairāk par zinātkāri, taču pēdējās desmitgadēs fiziķi tos ir izmantojuši vairākiem interesantiem lietojumiem.
To milzīgās masas dēļ mioni īpaši labi spēj iekļūt blīvos materiālos, piemēram, klintīs. Sešdesmitajos gados amerikāņu Nobela prēmijas laureāts fiziķis Luiss Alvaress Ēģiptē zem otrās Čefronas piramīdas kamerā uzstādīja mionu detektorus, lai izmērītu ātrumu, kādā tie ieradās no dažādiem virzieniem.
Viņa ideja bija izmantot kosmisko staru mionus, lai veiktu piramīdas rentgena starus, meklējot konstrukcijā slēptās kameras. Līdz 1969. gadam viņš nebija atradis pierādījumus par slēptām kamerām 20% piramīdas, ko viņš būtu varējis izpētīt.
Mūonus īpaši novirza smagie elementi, piemēram, urāns un plutonijs, kas ļauj pamanīt šos materiālus, analizējot mionu trajektorijas. Tāpēc dažādi zinātnieki ir pētījuši iespēju izmantot mionus, lai meklētu slēptā ieroču klases plutoniju un urānu pārvadāšanas konteineros.
Šīs pieejas problēma ir tāda, ka tā rada ēnu gramu, piemēram, rentgena staru. Un tas ierobežo informācijas apjomu, ko var iegūt par trīsdimensiju objektu.
Šodien Gajs Džonkmans un draugi no Kanādas Atomic Energy Limited, kas atrodas Chalk River, izklāsta veidu, kā iegūt trīsdimensiju attēlus no nejaušiem mūoniem. Viņi saka, ka tas varētu radīt detalizētus attēlus par kodolatkritumu glabātavu saturu.
Viņu ideja ir izmērīt mionu trajektoriju gan tiem ienākot krātuvē, gan iznākot ārā. Tam nepieciešami mionu detektori gan krātuves augšpusē, gan zem tā.
Tam vajadzētu atklāt jebkuru mionu, ko novirzījis smags kodols, un ļaut novirzes punktu noteikt trīs dimensijās.
Izveidojot priekšstatu par daudzu smago kodolu stāvokli, komanda var izveidot trīsdimensiju attēlu jebkurai struktūrai, kas veidota no smagiem elementiem krātuvē.
Džonkmens un kolēģi pārbauda savu ideju, simulējot mionu iekļūšanu caur konteineru ar lietotām kodoldegvielas saišķiem, un saka, ka tā darbojas labi.
Tas varētu būt noderīgs paņēmiens. Viena no daudzajām problēmām, ar ko saskaras kodolrūpniecība, ir to atkritumu raksturošana, kas palikuši no agrākiem laikmetiem.
Neviens nezina, kas piepilda daudzas atkritumu uzglabāšanas tvertnes tādās vietās kā Hanfordas vieta Vašingtonas štatā, jo vispirms tika pazaudēti vai netika saglabāti ieraksti. Un šo repozitoriju satura noteikšana, izmantojot parastās metodes, ir vienkārši pārāk bīstama.
Nākamais solis, protams, ir idejas pielietošana praksē. Tam būs nepieciešami daži detektori, daži kodolatkritumi un ievērojama pieredze darbā ar abiem. Uzdevums, kas nebūs ātrs, viegls vai lēts.
Atsauce: arxiv.org/abs/1210.1858 : Kodolatkritumu attēlveidošana un izlietotās kodoldegvielas pārbaude ar Muon Tomography