DARPA инициировало программу по созданию портативного мюонного генератора

Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) инициировало программу, направленную на создание портативного мюонного генератора.

Мюоны - субатомные частицы, поведение которых во многом напоминает поведение электронов. Вес мюонов примерно в 200 раз тяжелее электронов. Как объясняет Министерство энергетики США, "мюоны, созданные в атмосфере, постоянно попадают на каждый дюйм поверхности Земли и проходят практически через любое вещество".

Многие ученые отмечают, что измерение скорости прохождения мюонов дает возможность измерить внутреннюю часть любого объекта, через который проходят частицы в течение 2,2 микросекунды, прежде чем они распадутся на электрон и нейтрино. Специалисты уже провели подобные исследования на таких объектах, как пирамиды Гизы, используя постоянный дождь атмосферных мюонов, ежедневно омывающих Землю, и методы, не сильно отличающиеся от тех, что используются с гамма-лучами, рентгеновскими лучами, нейтронами, протонами и электронами для получения изображений.

В DARPA предполагают использовать мюоны для сканирования зданий "с целью определения характеристик внутренних структур и обнаружения присутствия опасных материалов, например, специальные ядерные материалы".

"Среди других потенциальных применений - быстрое определение местоположения подземных туннелей и камер, расположенных на глубине сотен метров ниже поверхности Земли", - отмечается в сообщении агентства.

В настоящее время существует возможность создания мюонов - однако, как признает DARPA, процесс "требует столь высоких энергий частиц, что их производство ограничено крупными исследовательскими центрами, такими как Национальная ускорительная лаборатория им. Энрико Ферми (Фермилаб) в Иллинойсе и Европейская организация по ядерным исследованиям (CERN) в Швейцарии".

Лаборатория Ферми наблюдает за работой мюонов на установке, включающая в себя «сверхпроводящее магнитное накопительное кольцо диаметром 50 футов, которое находится в его детекторном зале среди электронных стоек, линии мюонных лучей и другого оборудования» и работает при температуре минус 450 градусов по Фаренгейту (-). . 267,8°C). Поэтому для работы необходимы толстые рукавицы.

DARPA считает, что может сделать лучше.

"Наша цель - разработать новый наземный источник мюонов, который не требует больших ускорителей и позволяет создавать направленные пучки мюонов с соответствующими энергиями - от 10 до 100 ГэВ - для получения изображений или определения характеристик материалов", - отметил Марк Вробель, руководитель программы в Управлении оборонных наук DARPA и глава программы по созданию миниатюрных мюонов под названием MuS2.

"Для реализации программы используются лазерные технологии высокой пиковой мощности, которые постоянно развиваются и потенциально могут создать условия для производства мюонов в компактном форм-факторе", - добавил Вробель. "MuS2 заложит основу, необходимую для изучения возможности разработки компактных и транспортабельных мюонных источников".

"Цель MuS2 - использовать метод, называемый лазерным ускорением плазмы (LPA), для первоначального создания частиц с энергией 10 ГэВ на пространстве в десятки сантиметров по сравнению с сотнями метров, необходимых для современных линейных ускорителей", - говорится в заявлении DARPA о проекте.

На поиск решений по созданию мюонов с энергией 10 ГэВ агентство отвело два года. Второй двухлетний этап будет «направлен на разработку масштабируемых конструкций ускорителей на 100 ГэВ и более, а также производство соответствующего количества мюонов для практических применений».