Muon ışınları artık bir cetvel uzunluğundaki bir cihazda oluşturulabiliyor.
Berkeley Laboratuvarı’ndaki araştırmacılar, oldukça yönlü müon ışınlarını üretip tespit edebilen, ayak uzunluğunda (30 cm) kompakt bir lazer plazma hızlandırıcı (LPA) sundu. Elektron ışınlarını hızlandırmak için yoğun lazer darbeleri kullanarak çalışır; bu ışınlar daha sonra çok daha yüksek sayıda ve daha fazla yönlü müonlar oluşturur ve büyük veya gizli nesnelerin tahribatsız görüntülenmesi için yeni ve güçlü bir alternatif sunar.
Geleneksel yapay müon kaynaklarının hacimli ve pahalı olması, birçok görüntüleme uygulamasını doğal olarak oluşan, kıt ve güvenilmez kozmik ışınlara bağımlı hale getirmiştir. Yeni LPA, önemli ölçüde daha yüksek müon verimi üreterek ve maruz kalma süresini aylardan dakikalara indirerek bu kısıtlamaların üstesinden geliyor. Fiziksel İnceleme Hızlandırıcıları ve Kirişler.
Kolayca emilen X ışınlarının aksine, müonlar yavaş yavaş enerji kaybederek yüzlerce metrelik kayalardan veya kurşun ve çelik gibi yoğun malzemelerden oluşan büyük veya gizli yapılardan geçmelerine olanak tanır. Bu olağanüstü nüfuz gücü sayesinde müon görüntüleme, Büyük Gize Piramidi’ndeki gizli odaları ortaya çıkardı, volkanların içlerini araştırdı ve nükleer atıkları denetledi.
Kozmik ışınlar sürekli olarak Dünya’ya müon yağdırır. Her saniyede yaklaşık 147 müon yüzeyin her metrekaresinden geçiyor ve trilyonlarcası da yaşamımız boyunca her birimizin içinden geçiyor. Ancak görüntüleme uygulamaları belirli yönlerden gelen müonlar gerektirir; bu nedenle geleneksel müon görüntülerinin net bir görüntü elde etmek için yeterli veriyi toplamak amacıyla aylarca maruz kalması gerekir.
Yerinde taşınabilecek kompakt bir cihaza duyulan ihtiyaç, araştırmacıları LPA’lara yönlendirdi. Birkaç çalışma, LPA’ların, yüksek Z hedefleri ile lazer plazmanın ürettiği elektron ışınlarının çarpışmasının bir yan ürünü olarak potansiyel olarak müonlar üretebileceğini teorileştirdi; Buradaki Z, bir elementin atom numarasını temsil eder. Bunların çoğu hiçbir deneysel desteği olmayan, yalnızca hesaplamaya dayalı tahminlerdi.
Berkeley Laboratuvarı’nın BELLA Tesisinde araştırmacılar, bir lazer-plazma hızlandırıcı (LPA) tarafından üretilen yönlü müon ışınlarının ilk tespitini ve karakterizasyonunu başardılar. Araştırmacılar, lazeri kullanarak elektronları 30 cm’lik bir plazma kanalında son derece yüksek (multi-GeV) enerjilere hızlandırdılar.
Bu yüksek enerjili elektronlar daha sonra yüksek Z’li bir hedefle (kurşun) çarpıştı ve burada atom çekirdekleri tarafından saptırılırken fotonlar yaydılar. Bu enerjik fotonlar hedef çekirdeklere çarptığında müon-antimüon çiftleri ürettiler. Ortaya çıkan müonlar, enerjileri birkaç GeV’e ulaşan, orijinal elektron yolu boyunca oldukça yönlü, paralelleştirilmiş bir ışın oluşturdu.
Simülasyonlar ve deneyler iki farklı müon popülasyonunu ortaya koyuyor: merkezi ışın ekseni boyunca yoğunlaşan yüksek enerjili, yönlü müonlar ve merkezi ışından uzaktaki bölgelere hakim olan düşük enerjili, yönsüz müonlar.
LPA ayrıca yatay görüntüleme için kozmik ışınlardan 40 kat daha fazla müon akışı üretti. Sistem, kozmik kaynaklardan gelen müonların seyrek damlamasına güvenmek yerine, görüntüleme açıklığı içinde atış başına 20’den fazla müon göndererek benzeri görülmemiş bir hızda olağanüstü çözünürlük sunuyor.
Araştırmacılar, deneyin, LPA tarafından üretilen elektron ışınlarını pratik müon kaynakları olarak oluşturduğunu ve müon saçılımı görüntüsünün yeniden yapılandırılması için optimize edilmiş yüksek enerjili ışınlar ve dedektörler etrafında inşa edilen gelecekteki uygulamaların önünü açtığını belirtiyor.
Sizin için yazarımız Sanjukta Mondal tarafından yazılan, Gaby Clark tarafından düzenlenen ve Robert Egan tarafından gerçekleri kontrol edilen ve gözden geçirilen bu makale, insanların dikkatli çalışmasının sonucudur. Bağımsız bilim gazeteciliğini canlı tutmak için sizin gibi okuyuculara güveniyoruz. Bu raporlama sizin için önemliyse lütfen bağış yapmayı düşünün (özellikle aylık). Bir alacaksın reklamsız bir teşekkür olarak hesaplayın.
