Ученые Университета Нагоя, Университета Осаки и KEK (Япония) разработали новый метод визуализации, с помощью которого удалось получить первые изображения пучков мюонных частиц (слева на фото). Исследователи планируют использовать его для оценки качества этих лучей, которые все чаще используются в сложных приложениях для обработки изображений, сообщает пресс-служба Университета Нагоя. Метод описан в журнале Scientific Reports.
Мюоны – это элементарные заряженные частицы, которые в 207 раз больше массы электронов. Они естественным образом образуются, когда космические лучи сталкиваются с атомами в верхних слоях атмосферы, проливаясь на все части поверхности Земли. Мюоны могут проникать сквозь толщу скальных пород в сотни метров.
Ученые используют встречающиеся в природе мюонные частицы, чтобы заглядывать внутрь огромных твердых структур. Например, в 2017 году они смогли обнаружить скрытую «комнату» – 30-метровую полость – внутри пирамиды Хеопса в Гизе, сравнив интенсивности мюонов, измеренные детекторами, которые были расположены внутри и снаружи пирамиды. Ускорители элементарных частиц теперь также могут генерировать мюонные пучки, которые используются в различных приложениях – например, в рентгеновской флуоресцентный спектроскопии. Ожидается, что мюонные пучки также будут адаптированы для лучевой терапии рака.
Физик-ядерщик из Университета Нагоя Сейичи Ямамото и его коллеги разработали новый метод визуализации, который позволит исследовать мюонные пучки. Этот метод зависит от явления, которое происходит, когда заряженные частицы проходят через прозрачные среды, такие как вода. Вода замедляет свет по отношению к частицам высокой энергии. Частицы, движущиеся быстрее света, вызывают нечто похожее на звуковой удар, который мы слышим, когда реактивный самолет преодолевает звуковой барьер. В случае частиц кратковременную вспышку вызывает «оптический удар» – эффект Черенкова.
Ямамото и его коллеги запечатлели этот эффект с помощью специальной камеры, когда мюонный луч направлялся через воду или пластиковый сцинтилляционный блок. Этот метод позволил им получить изображения мюонов и позитронов, образующихся при распаде мюонов. Это помогло им измерить дальность действия луча через воду или пластиковый сцинтиллятор и отклонение его импульса, а также уточнить направление движения позитронов.
[Фото: SEIICHI YAMAMOTO]
