Especialistas do NUST MISIS, junto com cientistas do Instituto de Física Lebedev e do Instituto de Pesquisa Científica de Física Nuclear da Universidade Estadual de Moscou, prepararam para a aplicação prática o método de radiografia de múon, que permite "ver através" de objetos de um quilômetro de tamanho. O método se baseia no registro de múons - partículas elementares produzidas pela colisão dos raios cósmicos com a atmosfera terrestre.
Entrando na densa camada da atmosfera (começando de 40 km e abaixo), os prótons colidem com as moléculas que compõem a nossa atmosfera. Ao colidir, nascem partículas diferentes, algumas das quais rapidamente se transformam em múons. Eles também "perecem", tendo conseguido, no entanto, durante sua vida passar por toda a atmosfera da Terra (10 mil múons voam a cada metro quadrado da superfície terrestre a cada minuto) e ainda penetram 8,5 quilômetros debaixo d'água ou 2 quilômetros dentro da terra. Quanto mais densa a substância, mais rápido o fluxo de múon enfraquece. Portanto, se você colocar um objeto sólido entre o "espaço" e o detector, a silhueta desse objeto acabará aparecendo no detector. Se houver cavidades no objeto, elas também se tornarão visíveis, já que os múons que voam por elas superam uma camada menor de sólido. Três detectores localizados em lados opostos do objeto geralmente são suficientes,para fazer um mapa 3D dele.
Os múons são fixados usando uma série de placas fotográficas de brometo de prata. Alguns deles são iluminados. Em seguida, as placas são desenvolvidas e comparadas às áreas expostas, construindo a trajetória de exposição. Quanto menores os grãos de brometo e mais preciso o algoritmo de correspondência, mais correta é a imagem do objeto.
Traço de múon em uma placa fotográfica / NUST; MISIS
Cientistas da NUST MISIS, LPI e SINP MSU sob a orientação do principal especialista da NUST MISIS, Doutor em Ciências Físicas e Matemáticas, Professora Natalia Polukhina, desenvolveram detectores de rastreamento para radiografia de múons, que permitem não apenas ver múons caindo sobre eles, mas também determinar com alta direção de precisão de seu movimento. “Ao decifrar as leituras dos detectores, é possível compilar uma imagem tridimensional de uma variedade de objetos, começando com o tamanho do metro de vazios no solo, a distribuição da densidade das rochas e terminando com um mapa de cavernas na montanha”, enfatizou Alevtina Chernikova, reitora do NUST MISIS.
Microscópio de túnel para análise de trilhas de múons / NUST; MISIS
A nova tecnologia também tem outros usos
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“Você pode avaliar de forma não invasiva o estado de um vulcão, um reator de usina nuclear ou uma geleira nas montanhas”, diz a professora Natalya Polukhina. “Você pode encontrar uma nova instalação de armazenamento subterrâneo natural para gás natural, pegar um incêndio que comece em um resíduo de montanha da mineração de carvão muito antes de queimar por dentro, prever uma erupção vulcânica ou prevenir as consequências catastróficas de ralos em minas ou nas ruas da cidade. Catastróficas sumidouros na cidade de Berezniki, Território de Perm, já se tornaram um grande problema social. E devemos lembrar que os residentes de muitos grandes assentamentos sofrem com essas falhas tecnogênicas."
Experimentos russos, que confirmaram o desempenho do método de trilha, ocorreram na mina do Serviço Geofísico da Academia Russa de Ciências em Obninsk: os cientistas puderam “ver” com a ajuda de detectores a estrutura da estrutura subterrânea em que o experimento foi realizado. Agora está a ser preparado um complexo de tais detectores com base numa emulsão fotográfica produzida na empresa nacional "AVK Slavich", que pode ser utilizada, por exemplo, para procurar hidrocarbonetos.
Especialista líder do NUST MISIS, Doutor em Física e Matemática, Professora Natalya Polukhina / NUST MISIS
“Nossos detectores de trilha de emulsão são bons porque são fáceis de operar, não requerem eletricidade para operar, no caso da exploração geológica, eles podem fazer com um número muito menor de poços e, ao mesmo tempo, são capazes de distinguir objetos que variam em tamanho de um metro a quilômetros com alta precisão”, explicou o professor Polukhina.
Os especialistas da NUST MISIS estão trabalhando em um software que irá melhorar a qualidade da decodificação da trilha, bem como proteger os sensores de meios agressivos em poços.
