Müontomográf



1. ábra: Kozmikus részecskezápor

Földünket folyamatosan bombázzák a nagyenergiás részecskék. Ezek jórészt protonok (85 %) és α-részecskék (13 %), melyek kölcsönhatva a légkör felső rétegeit alkotó O és N atomokkal, nagyenergiás ütközésekben részecskezáporokat keltenek. A részecskezáporok elsősorban pionokat tartalmaznak (π°, π±), amelyekből β-bomlással müonok (µ±) keletkeznek. E kozmikus eredetű müonok eljutnak Földünk felszínére, ill. akár a földkéregbe is. Rajtunk is folyamatosan áthaladnak müonok, másodpercenként mintegy 5-10 részecske. A müonok számunkra veszélytelenek, azonban vizsgálatuk részecskefizikai szempontból izgalmas és aktív kutatási terület.

A kozmikus eredetű sugárzás felfedezése a 1900-as évek elejére tehető. A XX. század második felére már kellően ismertté váltak a kozmikus részecskék tulajdonságai ahhoz, hogy a megismert "kozmikus sugárzást” az alkalmazott kutatásokban is felhasználhassák. Az első ilyen alkalmazás a '60-as évek közepére tehető: a fizikai Nobel-díjas L.W. Alwarez régészeti célú kutatásokat folytatott a gízai Kefren-piramis alá elhelyezett detektorral, mellyel a keresztülhaladó kozmikus müonok intenzitásának csökkenését mérte. Ezt az eljárást nevezzük müontomográfiának. Alwarezék méréseik alapján megállapították, hogy nincsenek 1 méternél nagyobb méretű rejtett kamrák a Kefren-piramisban.

Napjainkban több hasonló elvű kutatás is folyik: japán kutatók az Asama vulkán tevékenységét vizsgálják emulziós ködkamrák segítségével. A Los Alamosi Kutatóintézet munkatársai pedig olyan berendezés kifejlesztésén dolgoznak, amellyel radioaktív forrás alkalmazása nélkül vizsgálhatják át a határon átkelő járműveket. A Mexikói Állami Egyetem kutatói viszont sokszálas proporcionális kamrák (MWPC) segítségével kutatják a mexicói Teotihuacanban található Nap-piramisának belső szerkezetét.

2. ábra: A kozmikus sugárzás alkalmazásai napjainkban.

Kutatómunkánk célja egy müontomográf tervezése és építése, az általunk kifejlesztett Közeli Katódú Kamrák (Close Cathod Chamber, CCC) felhasználásával. Müontomográfunk a fenti alkalmazott kutatásokban használt detektorokhoz hasonló, ám azoknál jelentősen kisebb, mobilisebb és költséghatékonyabb. Emellett infrastruktúrára, energiafelhasználásra és emberi felügyeletre nézve szerényebb igényű. Mi a jelenlegi müontomográfok precizitását meghaladó berendezést tervezünk, amely alkalmas pl. föld alatti üregek vagy kiterjedtebb kőzet-inhomogenitások keresésére és vizsgálatára.

3. ábra: A REGARD csoport által kifejlesztett CCC kamra és a kamrákból felépített müon detektor a budapesti Molnár János-barlangban.



Kapcsolódó publikációk

  Hu | En