يمكن أن تساعد الأشعة الكونية في تقييم الأضرار الخفية التي خلفتها الحرب في أوكرانيا

عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.

يمكن للجسيمات النشطة التي تظهر لفترة وجيزة إلى الوجود عندما تضرب الأشعة الكونية الغلاف الجوي للأرض أن تساعد في تقييم الأضرار الخفية التي لحقت بالمباني في أوكرانيا بعد انتهاء الحرب.

هذه الجسيمات – المعروفة باسم الميونات – غريبة جدًا. لقد ولدوا من الاصطدامات بين الطاقة العالية البروتونات والنوى الذرية التي تشكلها الأشعة الكونيةوالجزيئات الموجودة في الغلاف الجوي للأرض. وهي موجودة لمدة 2 ميكروثانية فقط قبل أن تتحلل إلى الإلكترونات ومضادات النيوترينوات. ولكن أثناء سفرهم في سرعة الضوءفهي تغطي مسافات شاسعة خلال وجودها العابر. في كل ثانية، يهطل حوالي 10000 ميون على متر مربع من سطح الأرض. في الواقع، هذه الجسيمات الغريبة لا تهطل على السطح فحسب، بل تخترقه وتحفر مئات الأقدام في الأرض. إن قدرة هذه الجسيمات على اختراق المادة أعطت العلماء في الأربعينيات من القرن الماضي فكرة استخدام كاشفات الميونات للنظر داخل الهياكل الشاسعة، والتي لا يمكن اختراقها. استغرق الأمر وقتا طويلا وقت قبل أن تتمكن التكنولوجيا من الارتقاء إلى مستوى المهمة.

وفي السبعينيات، استخدمت تجربة رائدة أجهزة كشف الميونات للبحث عن الغرف المخفية في الهرم المصري. ولم تبدأ هذه التكنولوجيا في الظهور إلا بعد مرور 50 عامًا. على مدار العقد الماضي، أحرزت مجموعة من الشركات حول العالم تقدمًا في تطوير أجهزة التصوير المقطعي الميوني المحمولة التي يمكنها فحص المركبات بحثًا عن الركاب المختبئين أو البضائع غير القانونية، أو البحث عن الشقوق في جسور الطرق السريعة أو المفاعلات النووية القديمة. تعد شركة GScan، ومقرها إستونيا، من بين الشركات التي خطت خطوات واسعة في هذا التطوير، وقد نشرت بالفعل أجهزة الكشف الخاصة بها في العديد من المشاريع بما في ذلك تقييم حالة موقع سيلافيلد لإيقاف التشغيل النووي في المملكة المتحدة. وتخطط الشركة أيضًا لنقل التكنولوجيا إلى أوكرانيا للمساعدة في تقييم الشقوق والكسور المخفية في المباني والجسور والتي قد تتسبب في انهيار الهياكل في المستقبل.

وقال آندي هيكتور، كبير مسؤولي الإستراتيجية والمؤسس المشارك لشركة GScan، لموقع Space.com: “لا توجد تقنية أخرى في الوقت الحالي يمكنها الرؤية داخل كتلة خرسانية”. “إن أقوى نظام للأشعة السينية يمكنه رؤية حوالي 10 أو 20 سنتيمترًا فقط [4 to 8 inches] عميق. لكن باستخدام أجهزة كشف الميونات، يمكننا رؤية عمق عشرات الأمتار”.

لا تستطيع أجهزة كشف الميونات الرؤية داخل الهياكل التي لا يمكن اختراقها فحسب، بل يمكنها أيضًا تقييم ما بداخلها. على سبيل المثال، تبرز قضبان معدنية متآكلة أمام أعين الجسيمات الكونية، وكذلك الشقوق غير المرئية والأقبية المخفية المليئة بالسائل.

متعلق ب: يجد العلماء أعلى إلكترونات الأشعة الكونية طاقة على الإطلاق

كيف يعمل

عندما تقترب الميونات من جسم ما، يقوم جهاز استشعار مصنوع من نوع خاص من الألياف البلاستيكية بالكشف عن مرورها. ومن خلال تكديس طبقات متعددة من هذه الصفائح الليفية، يتمكن الباحثون من إعادة بناء مسارات الميونات أثناء مرورها عبر كل ورقة في مواقع مختلفة. ثم يقوم كاشف آخر على الجانب الآخر من الهيكل الخرساني بقياس كيفية تغير مسار الميونات مع تناثر الجزيئات دون الذرية من المخالفات داخل الهيكل.

وقال هيكتور: “إننا نتتبع مئات الآلاف أو حتى الملايين من الجزيئات المارة”. “بناءً على هذه المعلومات، يمكننا تكوين فهم لكيفية تغير المسار عبر الجسم في المتوسط. وبناءً على ذلك، يمكننا وضع افتراضات حول المادة وحالة المادة الموجودة داخل الجسم.

إن إجراء تقييم صحيح لهيكل كبير يحتمل أن يكون خطيرًا، مثل الجسر التالف، هو عملية طويلة وشاقة. وقال هيكتور إن أجهزة الكشف تقوم بمسح نقطة رئيسية واحدة في الهيكل لمدة تصل إلى أسبوع. يمكن أن يستغرق تقييم جسر الطريق السريع المتوسط ​​ما يصل إلى شهر ويكلف ما يصل إلى 125000 دولار.

وتجري شركة GScan محادثات مع السلطات الأوكرانية لاختبار التكنولوجيا على جسر باتون في كييف، وهو هيكل يبلغ عمره 70 عامًا ويبلغ طوله 5000 قدم (1543 مترًا)، والذي كان يعتبر بالفعل متهدمًا بشكل خطير قبل بداية الحرب.

وقال هيكتور: “من الواضح أن لديهم مخاوف مختلفة الآن”. “إنه شيء يمكننا القيام به عندما تكون الظروف أكثر ملاءمة، ويبدأون في إعادة بناء كل شيء.”

أفضل من الأشعة السينية

قصص ذات صلة:

– ما هي الأشعة الكونية؟

– الشراكات المفقودة تدمر قطاع الفضاء الأوكراني بشكل أسرع من الصواريخ الروسية، كما يقول رئيس الفضاء السابق

— يجد العلماء أعلى إلكترونات الأشعة الكونية طاقةً على الإطلاق

لا ترى أجهزة كشف الميونات أعمق بكثير من الأشعة السينية المعروفة فحسب، بل إنها أيضًا أكثر أمانًا. الميونات الموجودة بشكل طبيعي في البيئة، لا تلحق الضرر بالخلايا والحمض النووي كما تفعل حتى الجرعات المنخفضة من الأشعة السينية. وبالتالي فإن أجهزة الكشف، على عكس أجهزة الأشعة السينية، لا تزيد من خطر الإصابة بالسرطان بالنسبة لمشغليها.

تعمل شركة GScan على تطوير تقنيتها منذ عام 2016. وفي العام الماضي، استخدمت أجهزة الكشف لفحص المفاعلات النووية التي تم إخراجها من الخدمة في مركز Paldiski لتدريب الغواصات النووية في إستونيا، وهو مجمع عمره 60 عامًا تم بناؤه وإدارته من قبل الاتحاد السوفيتي. ومن خلال تحليل تشتت الميون، بحث الباحثون عن جيوب من النفايات المشعة وقاموا بتقييم حالة المفاعلات التي تم دفنها في طبقات من الخرسانة منذ التسعينيات.