Что такое мюоны идля чего они нужны

      Комментарии к записи Что такое мюоны идля чего они нужны отключены

Что такое мюоны идля чего они нужны

    Луис Альварес, лауреат Нобелевской премии 1968 года, вошел в историю науки как первооткрыватель множества новых частиц, каковые были взяты на протонном ускорителе Беватрон, запущенном в Беркли в первой половине 50-ых годов XX века. Но его интересы не исчерпывались физикой высоких энергий. В первой половине 80-ых годов двадцатого века Альварес и трое его соавторов выдвинули догадку, которая растолковывала смерть динозавров космическими факторами.
    Популярная и поныне модель, приписывающая массовое вымирание рептилий столкновению Почвы с астероидом, показалась позднее, в то время, когда Альвареса уже не было в живых.

Луис Альварес очень интересовался египетскими пирамидами, в особенности двумя гигантами, возведенными в Гизе во времена правления второго фараона Четвертой династии Старого царства Хуфу (Хеопса) и его сына Хафры (Хефрена). Великая пирамида Хуфу имеет три погребальные камеры, расположенные приятель над втором, а пирамида Хафры — всего одну, причем на уровне почвы. Археологи в далеком прошлом предполагали, что в данной пирамиде имеется и другие камеры, скрытые за толщей камня.

Седая древность

В 1965 году Альварес проверил эту догадку посредством инструментария ядерной физики. Для просвечивания пирамиды он решил применять мюоны, каковые в изобилии появляются на протяжении бомбардировки земной атмосферы первичными космическими лучами.

В погребальной камере пирамиды Хафры физики и археологи из америки и Египта установили высокочувствительные искровые камеры, в большинстве случаев применяемые для изучения космических лучей. Эти детекторы предназначены для регистрации треков заряженных частиц в газовой среде. Расчет был на то, что в случае если пирамида имеет замурованные погребальные камеры, расположенные выше детекторов, то их удастся найти, поскольку воздушное пространство в камер пропустит больше мюонов, нежели строительные блоки из базальта, гранита и известняка.

Перед самым началом измерений разразилась Шестидневная война 1967 года, и зондирование пирамиды было нужно отложить. Позднее ученые просветили около пятой части ее количества и не нашли никаких вакуумов. Это первенствовала попытка детектирования скрытых объектов посредством космических лучей.

Занятие для мюонов

По окончании трагедии 11 сентября 2001 года в Соединенных Штатах задумались, как не допустить угрозу ядерного терроризма.

Вот тогда-то в Лос-Аламосе, где когда-то трудился Альварес, отыскали в памяти о его египетском опыте и решили применять космические мюоны для обнаружения ядерной контрабанды через национальные границы. Угол рассеяния этих частиц зависит от атомов вещества, посильнее всего они отклоняются тяжелыми элементами с громадным зарядом ядра — ураном либо плутонием, без которых нельзя изготовить никакое атомное оружие, либо свинцом, что употребляется для экранирования делящихся материалов.

В 2003 году сотрудник Лос-Аламосской национальной лаборатории Кристофер Моррис возглавил разработку способа, выявляющего странные материалы для того чтобы рода посредством космических мюонов. Спустя три года его несколько сконструировала прототип мюонного детектора, что на протяжении тестирования отреагировал на дециметровый свинцовый кубик, запрятанный в блоке цилиндров автомобильного мотора. Новую разработку назвали мюонной томографией.

В 2005 году к этому проекту подключилась калифорнийская компания Decision Sciences Corporation, и до этого примененная в оборонных проектах.

В кооперации с Лос-Аламосом она приступила к разработке крупногабаритных установок для мюонной томографии коммерческих грузов. Для регистрации мюонов было решено применять дрейфовые камеры, газоразрядные детекторы частиц высоких энергий, вошедшие в потребление уже по окончании опыта Альвареса.

На страже безопасности

В августе 2012 года Decision Sciences Corporation совершила двухдневное тестирование опытного образца собственного детектора на контейнерном терминале Фрипорта на Багамских островах.

В ноябре ее президент Стэнтон Слоан сказал, что детекторный комплекс трудится безупречно и обнаруживает все подлежащие обнаружению объекты со стопроцентной надежностью. По окончании первого раунда опробований комплекс остался во Фрипорте для предстоящего тестирования и в последних числах Октября без утрат выдержал натиск урагана «Сэнди».

Это не единственный американский проект мюонной томографии. Несколько Майкла Стейба из Флоридского технологического университета проводит опыты с газовым электронным умножителем. Это также газоразрядный детектор, лишь более недорогой и компактный, чем дрейфовая камера.

Согласно точки зрения Стейба, его совокупность сможет выявлять значительно более небольшие объекты, нежели установка калифорнийских соперников.

В 2015 году флоридские разработчики планируют продемонстрировать установку, талантливую просвечивать объекты с габаритами порядка метра, причем при массовом производстве она будет стоить не более $300 000. Согласно их точке зрения, рабочий количество данной совокупности возможно будет без больших затрат и особого труда расширить так, что она сможет контролировать грузовики и морские грузовые контейнеры.

Не смотря на то, что мюоны и нестабильны, они владеют релятивистскими скоростями, и потому (благодаря эффекту замедления времени) им хватает срока судьбы, дабы долететь до Почвы. Более того, мюоны не только с легкостью пронзают нижние слои атмосферы, но и проходят через многометровую толщу скальных пород. Крайне важно, что плотность потока этих частиц очень стабильна — около 10 000 на 1 м? в 60 секунд.

Углы рассеяния мюонов на легких ядрах мелки, и это позволяет отличать их от ядер тяжелых элементов.

Мюоны, образующиеся в воздухе под действием космических лучей, проходят через верхний слой детекторов — дрейфовые камеры, наполненные инертным газом. Пролетающие частицы ионизируют газ, что разрешает отследить их траекторию. После этого мюоны пролетают через сканируемый объект, по окончании чего попадают на нижний слой детекторов, где их «выходная» траектория снова фиксируется и сравнивается с «входной».

Рассеяние мюонов на громадные углы говорит о наличии веществ, содержащих атомы с громадным зарядом ядра, — урана либо плутония.

Статья «Мюоны дают добро» размещена в издании «Популярная механика» (№125, март 2013).

Что такое Observables и RxJS?


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: