Новая лазерная технология позволила исследователям получить изображение через бетонные стены04.10.2026 10:44

При столкновении космического излучения с атмосферой Земли возникают высокоэнергетические мюоны. Эти элементарные частицы схожи с электронами, но превосходят их по массе в 200 раз. Благодаря высокой кинетической энергии они способны проникать в горные породы или металл на глубину в несколько километров, прежде чем замедлятся и распадутся.

Фото: M. Dobre / C. Vancea

Этим свойством воспользовались исследователи из Национального института физики и ядерной инженерии имени Хории Хулубея (Румыния). Впервые им удалось получить изображения с помощью искусственного пучка мюонов.

Для этого пучок частиц направляют на объект, а затем измеряют количество мюонов, прошедших сквозь него. Кроме того, фиксируется, отклонились ли частицы от своей траектории и каким именно образом. Это позволяет исследователям точно определить внутреннюю структуру объекта.

Метод, получивший название «мюонная томография», уже применялся для ряда открытий. В частности, исследователи неоднократно обнаруживали скрытые полости в пирамидах Гизы. Однако до сих пор для этого использовались мюоны естественного происхождения, возникающие под действием космического излучения. Поскольку на каждый квадратный метр поверхности Земли ежесекундно попадает лишь около 100 мюонов, подобные наблюдения занимают месяцы.

Использование искусственных пучков мюонов могло бы значительно ускорить этот процесс. Однако до сих пор было крайне сложно генерировать мюоны с энергией, достаточной для получения изображений. Теперь команда решила эту задачу с помощью особо мощного лазера, установленного в румынском центре Extreme Light Infrastructure — Nuclear Physics (ELI-NP).

В ходе эксперимента лазерные лучи направлялись в газовую камеру, что приводило к сильному ускорению электронов. При столкновении с объектом эти электроны генерировали фотоны высоких энергий. В результате процесса Бете-Гайтлера возникали пары мюонов. Чтобы выделить именно мюоны, пучок частиц пропускали через специальный фильтр из пластика и парафина, а затем через бетонную стену толщиной 2 метра. Это позволило отсеять значительную часть побочных продуктов.

Мюонные детекторы, установленные в микроавтобусах, фиксировали тени от свинцовых блоков. Фото: M. Dobre / C. Vancea

Портативный детектор разместили в фургоне на расстоянии до 42 метров от источника пучка частиц. Это позволило зафиксировать тень, отбрасываемую соответствующим образом расположенными свинцовыми блоками. Однако разрешение полученных изображений пока остается очень низким. Удалось лишь установить, что форма и положение тени в целом соответствуют известным параметрам свинцовых блоков.

©  overclockers.ru