Космічні промені можуть допомогти оцінити приховані збитки від війни в Україні: що придумали вчені

Енергетичні частинки, які ненадовго з'являються, коли космічні промені потрапляють в атмосферу Землі, можуть допомогти оцінити прихований збиток будівлям в Україні після закінчення війни, пише Space.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Космічні промені та мюони

Енергетичні частинки, відомі як мюони, виникають унаслідок зіткнення протонів і атомних ядер, з яких складаються космічні промені, з молекулами в атмосфері Землі. Мюони існують лише приблизно 2 мікросекунди, а потім розпадаються на електрони та антинейтрино.

Водночас мюони рухаються зі швидкістю світла, а тому проходять величезні відстані за час свого існування. Щосекунди приблизно 10 000 мюонів потрапляє на 1 кв. м поверхні Землі. При цьому мюони проникають глибоко в землю на десятки метрів.

Ще в минулому столітті вчені припустили, що мюонні детектори можна використовувати для сканування непроникних структур, щоб побачити, що відбувається в них усередині. Але тільки за останні 10 років ця технологія отримала значний розвиток.

Портативний мюонний детектор

Кілька компаній по всьому світу домоглися прогресу в розробці портативних пристроїв мюонної томографії, які можуть сканувати транспортні засоби на предмет контрабанди, або ж шукати тріщини в автомобільних мостах або ядерних реакторах, що старіють.

Естонська компанія GScan також досягла успіху в розробці портативних мюонних детекторів і вже провела випробування під час сканування ядерних об'єктів у різних країнах. Компанія планує впровадити свою технологію в Україні, щоб допомогти оцінити приховані тріщини і розломи в будівлях і мостах, що виникли внаслідок війни, які можуть призвести до обвалення конструкцій у майбутньому.

Енді Гектор, співзасновник GScan, вважає, що немає жодної іншої технології, здатної настільки ефективно зазирнути всередину бетонного блоку і побачити його пошкодження. Найпотужніші рентгенівські пристрої можуть зазирнути на глибину від 10 до 20 см. Але мюонні детектори дають змогу зазирнути на глибину в десятки метрів.

За словами Гектора, за допомогою мюонного детектора можна побачити які саме ушкодження існують глибокого всередині бетонних конструкцій. Наприклад, це можуть бути приховані тріщини або порожнини.

Як працює мюонний детектор?

Коли мюони наближаються до об'єкта, датчик, виготовлений з особливого виду пластикового волокна, виявляє їхнє проходження. Вчені можуть реконструювати траєкторію руху мюонів, коли вони проходять через кожен шар волокна в різних місцях. Інший детектор, розміщений з іншого боку бетонної конструкції, після цього вимірює, як змінився шлях руху мюонів, коли частинки розсіювалися через наявні пошкодження всередині бетонного блоку. Таким чином можна отримати уявлення про тип пошкодження і його розташування всередині об'єкта.

За словами Гектора, насправді це не дуже швидкий і трудомісткий процес. Мюонні детектори можуть сканувати бетонну конструкцію протягом тижня і навіть місяця. Наприклад, для оцінки ушкоджень автомобільного мосту знадобиться до 30 днів, а вартість цього процесу може обійтися в суму до 125 тисяч доларів.

Впровадження технології в Україні

Зараз компанія GScan веде переговори з українським урядом про проведення тестування технології на мосту Патона в Києві. Міст завдовжки 1543 метри, що існує вже 70 років, і до війни вважався серйозно пошкодженим.

За словами Гектора, коли закінчиться війна, можливо, влада України захоче застосувати цю технологію під час відновлення країни.

Мюони безпечніші за рентгенівське світло

Мюонні детектори не тільки бачать набагато глибше, ніж інші пристрої за допомогою рентгенівського світла, але вони набагато безпечніші. Мюони не пошкоджують клітини і ДНК, як це роблять навіть низькі дози рентгенівського випромінювання. Тому такі детектори не збільшують ризик виникнення раку у своїх операторів.

Як уже писав Фокус, перші чорні діри врізалися в Землю і цей доказ ховається у звичайних предметах. Вчені запропонували новий спосіб виявити невловимі первинні чорні діри, які утворилися на самому початку історії Всесвіту.