الملخص:
استخدم الباحثون ليزر بقوة 10 بيتاواط في مركز الفيزياء النووية للبنية التحتية للضوء الشديد في رومانيا لتوليد شعاع ميون عالي الطاقة والتقاط "صورة" للجسم الموجود خلف الجدار من خلال جدار خرساني يبلغ سمكه مترين. وهذا ليس الليزر نفسه الذي يخترق الخرسانة، بل الميونات التي ينتجها الليزر تعمل على تسريع الإلكترونات المارة عبر الجدار، ومن ثم يتم تسجيل الإشارة بواسطة الكاشف الموجود على الجانب الآخر. وقال فريق البحث إن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها استخدام الليزر لتوليد الميزونات بشكل مصطنع وتصوير الميزون الكامل.
الميزونات هي جسيمات أولية أثقل بكثير من الإلكترونات. عندما تصطدم البروتونات عالية السرعة في الأشعة الكونية بالذرات الموجودة في الغلاف الجوي للأرض، فإنها تنتج بيونات، والتي تتحلل بعد ذلك إلى بيونات. تتمتع الميزونات بعمر قصير جدًا، لكن كتلتها كبيرة. لا يزال بإمكان بعض الميزونات القادمة من الفضاء الوصول إلى السطح واختراق المواد الكثيفة مثل الصخور. قدرتها حتى تتجاوز أقوى الأشعة السينية. استخدم علماء الآثار والمهندسون الميزونات الكونية التي تحدث بشكل طبيعي للكشف عن الهياكل مثل التجاويف الداخلية في الأهرامات والرواسب المعدنية تحت الأرض.
ومع ذلك، فإن تدفق الميزونات في الكون الطبيعي منخفض، حوالي واحد فقط لكل سنتيمتر مربع في الثانية، وزاوية السقوط محدودة، مما يجعل من الصعب التصوير بسرعة عند الطلب أو المراقبة من الجانب. ولإنشاء الميونات بشكل مصطنع، استخدم فريق البحث أشعة ليزر قوية لتسريع الإلكترونات على طول الموجات الكهرومغناطيسية، ثم السماح للإلكترونات بضرب هدف رئيسي. في السابق، أثبت باحثون من الصين والولايات المتحدة والمملكة المتحدة أن هذه الطريقة ممكنة؛ قام فريق دولي آخر يضم باحثين من مختبر لورانس ليفرمور الوطني وجامعة ولاية كولورادو أيضًا بتوليد حزمة جسيمات بطريقة مماثلة وقاموا بتصوير الرصاص في شاحنة، لكن النسبة الفعلية للميزونات لم تكن واضحة، لذلك ما إذا كان من الممكن اعتبارها أول تصوير للميزون الاصطناعي كان مثيرًا للجدل.
في هذه التجربة، أطلق ليزر بقوة 10 بيتاواط لفترة وجيزة طاقة عالية للغاية، وسمح الباحثون للإلكترونات المتسارعة بضرب حاجز الرصاص. ولتصفية الجسيمات الأخرى غير الميونات قدر الإمكان، صمم الفريق مرشحًا يتكون من لوح بولي إيثيلين ملفوف في كتلة من البارافين، مما يسمح لشعاع الميون النقي نسبيًا بالمرور عبر جدار خرساني بسمك مترين والوصول إلى مجموعة كاشف في مركبة متوقفة على الجانب الآخر من الجدار. سجل الكاشف في النهاية صورة لظل كومة من كتل الرصاص خلف الجدار.
إن نتائج التصوير الحالية تقريبية ولها تفاصيل محدودة، ولا تزال الأبحاث ذات الصلة تصدر في شكل نسخ أولية. ويعتقد الباحثون أنه إذا استمرت التكنولوجيا في التطور، فقد يتم إنشاء أنظمة تصوير أصغر حجمًا وأكثر محمولة في المستقبل، والتي يمكن استخدامها لفحص الغلاف الحديدي للصواريخ، أو البنية الداخلية للجبال، أو الأساسات الحجرية للمباني القديمة، ويمكن أيضًا توسيعها لتشمل مجالات مثل التفتيش الأمني والتعدين.
التعليقات