Лазер допоміг «побачити» крізь два метри бетону: фізики створили мюонний сканер
Це не лазер, який фотографує крізь бетон, — але саме він допоміг фізикам створити частинки, здатні це зробити. За допомогою надпотужного лазера дослідники отримали потік мюонів, спрямували його крізь двометрову бетонну стіну та зафіксували зображення об’єктів за нею.
Експеримент провели на установці Extreme Light Infrastructure Nuclear Physics (ELI-NP) у Румунії. Вчені використали 10-петаватний лазер для прискорення електронів, які потім врізалися у свинцеву мішень. Це дозволило створити потік високоенергетичних частинок, серед яких були мюони.
Мюони — важкі «родичі» електронів, які здатні проникати крізь значно щільніші матеріали, ніж рентгенівське випромінювання. У природі вони постійно утворюються у верхніх шарах атмосфери під дією космічних променів.
Саме мюони стали ключем до експерименту. Дослідники пропустили їх крізь два метри бетону, а з іншого боку встановили детектори. Вони реєстрували частинки після проходження крізь стіну, а отримані дані дозволили відтворити контури об’єкта за перешкодою. Дослідження можна знайти на сервері препринтів arXiv.
Для очищення потоку від інших частинок команда використала спеціальний фільтр із поліетилену та парафіну. У результаті вдалося отримати своєрідну мюонограму — не звичайну фотографію, а зображення, побудоване за поведінкою мюонів під час проходження крізь матеріал.
Поки що результат виглядає далеко не як фотографія у високій роздільній здатності. Зображення досить грубе, а сама установка залишається великою та складною. Проте експеримент демонструє принцип, який у майбутньому може мати практичне застосування.
Мюонна томографія вже використовується для пошуку прихованих порожнин у стародавніх спорудах і дослідження гірських порід. Штучне джерело мюонів може зробити такі системи більш керованими та потенційно придатними для швидшого сканування.
У перспективі технологію можуть застосовувати для дослідження великих конструкцій, гірських масивів, промислових об’єктів або археологічних споруд, куди неможливо зазирнути звичайними методами.
Тож лазер тут не замінює камеру — він фактично працює як «двигун» для створення частинок, які дозволяють отримати зображення крізь товсті перешкоди.