Des experts de NUST MISIS, ainsi que des scientifiques de l'Institut de physique Lebedev et de l'Institut de recherche scientifique en physique nucléaire de l'Université d'État de Moscou, ont préparé pour une application pratique la méthode de radiographie muonique, qui permet de "voir à travers" des objets d'une taille d'un kilomètre. La méthode est basée sur l'enregistrement des muons - particules élémentaires produites par la collision des rayons cosmiques avec l'atmosphère terrestre.
En pénétrant dans la couche dense de l'atmosphère (à partir de 40 km et moins), les protons entrent en collision avec les molécules qui composent notre atmosphère. Lors de la collision, différentes particules naissent, dont certaines se transforment rapidement en muons. Ils "périssent" aussi, ayant réussi, au cours de leur vie, à traverser toute l'atmosphère de la Terre (10 mille muons volent à chaque mètre carré de la surface de la Terre toutes les minutes) et même à pénétrer 8,5 kilomètres sous l'eau ou 2 kilomètres dans la terre. Plus la substance est dense, plus le flux de muons s'affaiblit rapidement. Par conséquent, si vous placez un objet solide entre «l'espace» et le détecteur, la silhouette de cet objet finira par apparaître sur le détecteur. S'il y a des cavités dans l'objet, elles deviendront également visibles, car les muons qui les traversent surmontent une plus petite couche de solide. Trois détecteurs situés de part et d'autre de l'objet suffisent généralement,pour en faire une carte 3D.
Les muons sont fixés à l'aide d'une série de plaques photographiques au bromure d'argent. Certains d'entre eux sont illuminés. Ensuite, les plaques sont développées et comparées aux zones exposées, construisant la trajectoire d'exposition. Plus les grains de bromure sont petits et plus l'algorithme de correspondance est précis, plus l'image de l'objet est correcte.
Trace de muon sur une plaque photographique / NUST; MISIS
Des scientifiques de NUST MISIS, LPI et SINP MSU sous la direction de l'expert principal NUST MISIS, docteur en sciences physiques et mathématiques, le professeur Natalia Polukhina ont développé des détecteurs de traces pour la radiographie muonique, qui permettent non seulement de voir les muons tomber dessus, mais aussi de déterminer avec direction précise de leur mouvement. "En déchiffrant les lectures des détecteurs, il est possible de compiler une image tridimensionnelle d'une variété d'objets, en commençant par la taille des vides dans le sol, la distribution de la densité des roches et se terminant par une carte des grottes dans la montagne", a souligné Alevtina Chernikova, recteur de NUST MISIS.
Microscope tunnel pour l'analyse des traces de muons / NUST; MISIS
La nouvelle technologie a également d'autres utilisations
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«Il est possible d'évaluer de manière non invasive l'état d'un évent de volcan, d'un réacteur de centrale nucléaire ou d'un glacier dans les montagnes», explique le professeur Natalya Polukhina. «Vous pouvez trouver une nouvelle installation de stockage souterrain naturel pour le gaz naturel, attraper un incendie qui commence dans une montagne de déchets provenant de l'extraction du charbon bien avant qu'il ne brûle de l'intérieur, prédire une éruption volcanique ou prévenir les conséquences catastrophiques des gouffres dans les mines ou dans les rues de la ville. Les gouffres catastrophiques dans la ville de Berezniki, dans le territoire de Perm, sont déjà devenus un énorme problème social. Et nous devons nous rappeler que les habitants de nombreuses grandes colonies souffrent de tels échecs technologiques."
Des expériences russes, qui ont confirmé les performances de la méthode de la piste, ont eu lieu dans la mine du service géophysique de l'Académie russe des sciences à Obninsk: les scientifiques ont pu "voir" à l'aide de détecteurs la structure de la structure souterraine dans laquelle l'expérience a été menée. A présent, un complexe de tels détecteurs est en cours de préparation sur la base d'une émulsion photographique produite par l'entreprise domestique "AVK Slavich", qui peut être utilisée, par exemple, pour rechercher des hydrocarbures.
NUST MISIS Expert principal, docteur en physique et mathématiques, professeur Natalya Polukhina / NUST MISIS
«Nos détecteurs de traces à émulsion sont bons car ils sont faciles à utiliser, ne nécessitent pas d'électricité pour fonctionner, dans le cas de l'exploration géologique, ils peuvent le faire avec un nombre beaucoup plus petit de puits, et en même temps ils sont capables de distinguer des objets de taille allant d'un mètre à des kilomètres avec une grande précision», a expliqué le professeur Polukhina.
Les spécialistes de NUST MISIS travaillent sur des logiciels qui amélioreront la qualité du décodage des pistes, ainsi que pour protéger les capteurs des milieux agressifs dans les puits.
