Experten von NUST MISIS haben zusammen mit Wissenschaftlern des Physikalischen Instituts Lebedev und des Wissenschaftlichen Forschungsinstituts für Kernphysik der Moskauer Staatlichen Universität die Methode der Myonenradiographie für die praktische Anwendung vorbereitet, die es ermöglicht, Objekte mit einer Größe von Kilometern zu "durchschauen". Die Methode basiert auf der Registrierung von Myonen - Elementarteilchen, die durch die Kollision kosmischer Strahlen mit der Erdatmosphäre entstehen.
Protonen gelangen in die dichte Schicht der Atmosphäre (ab 40 km und darunter) und kollidieren mit den Molekülen, aus denen unsere Atmosphäre besteht. Bei der Kollision entstehen verschiedene Partikel, von denen sich einige schnell in Myonen verwandeln. Sie "sterben" auch, haben jedoch zu Lebzeiten Zeit, die gesamte Erdatmosphäre zu passieren (zehntausend Myonen fliegen jede Minute auf jeden Quadratmeter der Erdoberfläche) und dringen sogar 8,5 Kilometer unter Wasser oder 2 Kilometer in die Erde ein. Je dichter die Substanz ist, desto schneller schwächt sich der Myonenfluss ab. Wenn Sie also ein festes Objekt zwischen dem "Raum" und dem Detektor platzieren, wird die Silhouette dieses Objekts möglicherweise auf dem Detektor angezeigt. Wenn sich im Objekt Hohlräume befinden, werden diese ebenfalls sichtbar, da durch sie fliegende Myonen eine kleinere Feststoffschicht überwinden. In der Regel sind drei Detektoren auf gegenüberliegenden Seiten des Objekts ausreichend.um eine 3D-Karte davon zu machen.
Die Myonen werden unter Verwendung einer Reihe von Silberbromid-Fotoplatten fixiert. Einige von ihnen sind beleuchtet. Dann werden die Platten entwickelt und mit den belichteten Bereichen verglichen, wodurch die Belichtungsbahn aufgebaut wird. Je kleiner die Bromidkörner und je genauer der Anpassungsalgorithmus ist, desto korrekter ist das Bild des Objekts.
Myonenspur auf einer Fotoplatte / NUST; MISIS
Wissenschaftler von NUST MISIS, LPI und SINP MSU haben unter der Leitung der führenden Expertin von NUST MISIS, Doktorin der Physikalischen und Mathematischen Wissenschaften, Professorin Natalia Polukhina, Spurdetektoren für die Myonenradiographie entwickelt, mit denen Myonen nicht nur auf sie fallen, sondern auch mit hoher Bestimmung bestimmt werden können Präzisionsrichtung ihrer Bewegung. „Durch die Entschlüsselung der Messwerte der Detektoren ist es möglich, ein dreidimensionales Bild einer Vielzahl von Objekten zu erstellen, beginnend mit der Metergröße der Hohlräume im Boden, der Verteilung der Gesteinsdichte und endend mit einer Karte der Höhlen im Berg“, betonte Alevtina Chernikova, Rektorin von NUST MISIS.
Tunnelmikroskop zur Analyse von Myonenspuren / NUST; MISIS
Die neue Technologie hat auch andere Verwendungszwecke
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„Es ist möglich, den Zustand eines Vulkanschlotts, eines Kernkraftwerksreaktors oder eines Gletschers in den Bergen nicht-invasiv zu beurteilen“, sagt Professor Natalya Polukhina. „Sie können einen neuen natürlichen unterirdischen Speicher für Erdgas finden, ein Feuer fangen, das in einem Berg von Abfällen aus dem Kohlebergbau beginnt, lange bevor es von innen ausbrennt, einen Vulkanausbruch vorhersagen oder die katastrophalen Folgen von Dolinen in Minen oder auf Stadtstraßen verhindern. Katastrophale Dolinen in der Stadt Berezniki im Gebiet Perm sind bereits zu einem großen sozialen Problem geworden. Und wir müssen uns daran erinnern, dass die Bewohner vieler großer Siedlungen unter solchen technogenen Fehlern leiden."
Russische Experimente, die die Leistung der Gleismethode bestätigten, fanden in der Mine des Geophysikalischen Dienstes der Russischen Akademie der Wissenschaften in Obninsk statt: Wissenschaftler konnten mit Hilfe von Detektoren die Struktur der unterirdischen Struktur „sehen“, in der das Experiment durchgeführt wurde. Jetzt wird ein Komplex solcher Detektoren auf der Basis einer beim inländischen Unternehmen "AVK Slavich" hergestellten fotografischen Emulsion hergestellt, mit der beispielsweise nach Kohlenwasserstoffen gesucht werden kann.
NUST MISIS Führender Experte, Doktor der Physik und Mathematik, Professor Natalya Polukhina / NUST MISIS
„Unsere Emulsionsspurdetektoren sind gut, weil sie einfach zu bedienen sind, keinen Strom benötigen, bei geologischen Erkundungen mit einer viel geringeren Anzahl von Bohrlöchern arbeiten können und gleichzeitig Objekte mit einer Größe von einem Meter bis zu Kilometern mit hoher Genauigkeit unterscheiden können“, erklärte Professor Polukhina.
Die Spezialisten von NUST MISIS arbeiten an Software, die die Qualität der Spurdecodierung verbessert und Sensoren vor aggressiven Medien in Bohrlöchern schützt.
