Использование мюонов вместо рентгеновских лучей для досмотра.
Использование мюонов вместо рентгеновских лучей для досмотра.
Группа ученых из Канады придумала интересный способ, позволяющий определить, есть ли в закрытом контейнере радиоактивные вещества. Для этого они предлагают использовать частицы космических лучей мюоны. Они могут, проходя через любое вещество, изменять траекторию полета. А анализ этих данных позволяет определить, из каких именно атомов оно состоит.
Напомним: мюонами называются элементарные частицы, которые ученые считают близкой родней электронов. Они во многом похожи — и заряд у обоих отрицательный, и спин равен ½. Вот только масса мюона куда больше — он тяжелее электрона в 270 раз (поэтому иногда его называют "тяжелым электроном"). Из-за такой тяжести мюон весьма нестабилен — он живет недолго и распадается на электрон, электронное антинейтрино и мюонное нейтрино, однако существуют также более редкие типы распада, когда возникает дополнительный фотон или электрон-позитронная пара.
Большой вес и связанная с ним нестабильность приводит к тому, что мюоны не могут входить в состав атомов (хотя теоретически возможен атом из антимюона, имеющего положительный заряд, в качестве ядра и электрона). Обычно они появляются в результате распада других, более тяжелых и неустойчивых частиц. Так, впервые мюоны были найдены в космических лучах, проходящих сквозь верхние слои земной атмосферы.
Дальнейшие исследования показали, что они образуются при распаде пионов, что создаются в верхних слоях атмосферы первичными космическими лучами и имеют очень короткое время распада — несколько наносекунд. Впрочем, и сам мюон после этого существует недолго — где-то 2,2 микросекунды. Впрочем, этого оказывается вполне достаточно для того, чтобы зафиксировать частицу, несущуюся со скоростью, близкой к таковой света, при помощи специального детектора.
Именно таким образом и было выяснено, что мюоны бомбардируют поверхность Земли с плотностью примерно 1 частица на 1 квадратный сантиметр в минуту. То есть редкими частицами их не назовешь, и в связи с этим ученые уже давно подумывали над тем, как бы приспособить их к "делу". Учтя способность мюонов легко и глубоко проникать в плотное вещество, такое, как камень, в 1960-х Нобелевский лауреат Луис Альварес поставил один любопытный эксперимент.
Он установил детекторы мюонов в открытых помещениях пирамиды Хефрена и стал фиксировать частоту появления частиц с разных направлений. В итоге эти космические странники сыграли роль рентгеновских лучей и "просветили" каменную структуру. Таким способом в давно и хорошо исследованной пирамиде были обнаружены скрытые помещения. Правда, более никаких сюрпризов ученым не досталось — хоть к 1969 году Альваресу с коллегами удалось обследовать около 20 процентов объема пирамиды и найти много скрытых камер, все они оказались пустыми.
