Promieniowanie kosmiczne pozwoli wykrywać przemyt niebezpiecznych materiałów
Włosko-amerykański zespół kierowany przez Francesco Giggi z Uniwersytetu w Katanii, stworzył pełnowymiarowy tomograf mionowy, który pozwala skanować kontenery morskie pod kątem obecności w nich materiałów rozszczepialnych. Naukowcy wykorzystali dwie warstwy wykrywaczy mionów oraz wyspecjalizowany algorytm, który stworzył trójwymiarowy obraz ukrytego w kontenerze niewielkiego ołowianego pojemnika.
Wiele towarów jest przewożonych po całym świecie w kontenerach. Jako, że są one duże, a przez porty przewija się ich ogromna liczba, bardzo łatwo ukryć w nich niewielki przedmiot. Ekspertów ds. bezpieczeństwa coraz bardziej martwi niebezpieczeństwo przemycenia tą drogą materiałów rozszczepialnych. W związku z tym istnieje potrzeba stworzenia technologii, która pozwoli na szybkie i wiarygodne skanowanie kontenerów, bez zakłócania przepływu towarów.
Jedną z najbardziej obiecujących możliwości jest wykorzystanie naturalnych mionów docierających do powierzchni Ziemi. Powstają one, gdy wysokoenergetyczne promieniowanie kosmiczne zderza się z molekułami w górnych warstwach atmosfery. Gdy miony trafiają na gęstą materię, jak uran, rozpraszają się na niej i są absorbowane w charakterystyczny sposób, zależy od liczby atomowej pierwiastka, z którego zrobiony jest dany materiał.
Miony badane są od 90 lat, a naukowcy sporo wiedzą o ich energiach, przepływach czy rozkładzie. Porównując informacje o mionach uzyskane przed i po zetknięciu się ich z badanym materiałem, można określić jego skład i pozycję. Technikę taką wykorzystuje się w coraz większej liczbie zastosowań. W 2017 roku dzięki nim znaleziono wielką komorę w egipskiej piramidzie.
Wykorzystanie mionów jest bardzo kuszące, gdyż równomiernie docierają one do powierzchni planety. Ponadto penetrują gęste materiały lepiej niż inne techniki obrazowania, w tym promienie rentgenowskie. Ujemną cechą mionów jest to, że ich przepływ jest dość niski, zatem skanowanie za pomocą współczesnych technologii trwa długo.
Riggi i jego zespół połączyli kilka technik, dzięki którym poradzili sobie z niewielkim przepływem mionów i stworzyli pełnoskalowy tomograf. Ich urządzenie składa się z wielu warstw detektorów mionów bazujących na scyntylatorze. Detektory umieszczone są nad i pod badanym przedmiotem. Algorytm otrzymuje informacje, jakie cechy miały miony zanim trafiły na skanowany kontener i jaki miały po wyjściu z niego. Na tej podstawie oblicza trajektorie mionów i szacuje, w którym miejscu najbardziej zbliżyły się do atomów o ciężkich jądrach. Z tych informacji tworzony jest obraz 3D o gęstym materialne znajdującym się w skanowanym obszarze.
Wspomniany tomograf mionowy pozwala na umieszczenie w nim obiektu o powierzchni 18 m2 i jest w stanie odnaleźć i określić pozycję przedmiotu o boku ok. 20 cm znajdującego się w takim kontenerze.
Naukowcy zapewniają, że po skróceniu czasu pracy skanera może stać się on standardowym wyposażeniem terminali portowych na całym świecie.
Komentarze (0)