Expertos de NUST MISIS, junto con científicos del Instituto de Física Lebedev y del Instituto de Investigación Científica de Física Nuclear de la Universidad Estatal de Moscú, prepararon para su aplicación práctica el método de radiografía de muones, que permite "ver a través" de objetos de un kilómetro de tamaño. El método se basa en el registro de muones, partículas elementales producidas por la colisión de los rayos cósmicos con la atmósfera terrestre.
Al entrar en la densa capa de la atmósfera (a partir de 40 km y menos), los protones chocan con las moléculas que componen nuestra atmósfera. Al chocar, nacen diferentes partículas, algunas de las cuales se convierten rápidamente en muones. También "mueren", habiendo logrado, sin embargo, durante su vida atravesar toda la atmósfera de la Tierra (10 mil muones vuelan a cada metro cuadrado de la superficie terrestre cada minuto) e incluso penetrar 8,5 kilómetros bajo el agua o 2 kilómetros en la tierra. Cuanto más densa es la sustancia, más rápido se debilita el flujo de muones. Por lo tanto, si coloca un objeto sólido entre el "espacio" y el detector, la silueta de este objeto eventualmente aparecerá en el detector. Si hay cavidades en el objeto, también se harán visibles, ya que los muones que vuelan a través de ellas superan una capa más pequeña de sólido. Normalmente son suficientes tres detectores situados en lados opuestos del objeto,para hacer un mapa en 3D.
Los muones se fijan mediante una serie de placas fotográficas de bromuro de plata. Algunos de ellos están iluminados. Luego se revelan las placas y se comparan con las áreas expuestas, construyendo la trayectoria de exposición. Cuanto más pequeños sean los granos de bromuro y más preciso sea el algoritmo de coincidencia, más correcta será la imagen del objeto.
Rastro de muones en una placa fotográfica / NUST; MISIS
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Científicos de NUST MISIS, LPI y SINP MSU, bajo el liderazgo del experto líder de NUST MISIS, Doctora en Ciencias Físicas y Matemáticas, Profesora Natalia Polukhina, han desarrollado detectores de seguimiento para radiografía de muones, que permiten no solo ver los muones que caen sobre ellos, sino también determinar con alta dirección de precisión de su movimiento. “Al descifrar las lecturas de los detectores, es posible compilar una imagen tridimensional de una variedad de objetos, comenzando con el tamaño del metro de los vacíos en el suelo, la distribución de la densidad de la roca y terminando con un mapa de cuevas en la montaña”, enfatizó Alevtina Chernikova, rectora de NUST MISIS.
Microscopio de túnel para el análisis de pistas de muones / NUST; MISIS
La nueva tecnología también tiene otros usos
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“Puede evaluar de forma no invasiva el estado de un respiradero volcánico, un reactor de planta de energía nuclear o un glaciar en las montañas”, dice la profesora Natalia Polukhina. - Puede encontrar un nuevo almacenamiento subterráneo natural para gas natural, prender un fuego que nazca en los desechos de la montaña de la minería del carbón mucho antes de que se queme desde el interior, predecir una erupción volcánica o prevenir las consecuencias catastróficas de los sumideros en las minas o en las calles de la ciudad. Los sumideros catastróficos en la ciudad de Berezniki, Territorio de Perm, ya se han convertido en un gran problema social. Y debemos recordar que los residentes de muchos grandes asentamientos sufren tales fallas tecnógenas.
Los experimentos rusos, que confirmaron el rendimiento del método de la pista, tuvieron lugar en la mina del Servicio Geofísico de la Academia de Ciencias de Rusia en Obninsk: los científicos pudieron "ver" con la ayuda de detectores la estructura de la estructura subterránea en la que se llevó a cabo el experimento. Ahora se está preparando un complejo de tales detectores sobre la base de una emulsión fotográfica producida en la empresa nacional "AVK Slavich", que se puede utilizar, por ejemplo, para buscar hidrocarburos.
NUST MISIS Experto principal, Doctor en Física y Matemáticas, Profesora Natalya Polukhina / NUST MISIS
“Nuestros detectores de huellas de emulsión son buenos porque son fáciles de operar, no requieren de electricidad para operar, en el caso de la exploración geológica pueden hacerlo con un número mucho menor de pozos, y al mismo tiempo son capaces de distinguir objetos que varían en tamaño desde un metro a kilómetros con alta precisión”, explicó el profesor Polukhina.
Los especialistas de NUST MISIS están trabajando en un software que mejorará la calidad de la decodificación de pistas, así como para proteger los sensores de medios agresivos en los pozos.
