تولید پرتو میون با لیزر چگونه ممکن شد
گروهی از پژوهشگران با استفاده از شتاب‌دهنده‌های فشرده مبتنی بر لیزرهای پرتوان موفق شدند پرتو میون را در مقیاسی کوچک تولید کنند؛ فرایندی که پیش از این تنها در شتاب‌دهنده‌های عظیم امکان‌پذیر بود. در روش جدید، پالس لیزر روی پلاسما تابانده می‌شود و الکترون‌ها را تا نزدیکی سرعت نور شتاب می‌دهد، سپس برخورد این الکترون‌های پرانرژی با هدفی چگال مانند سرب منجر به تولید میون و شکل‌گیری پرتو میون می‌شود.
ویژگی‌های پرتو میون و مزیت تصویربرداری با میون
پرتو میون به دلیل جرم بیشتر نسبت به الکترون و قابلیت نفوذ بالا می‌تواند چند متر درون مواد سخت مانند فلز، بتن یا سنگ نفوذ کند بدون پراکندگی قابل توجه؛ این خاصیت پرتو میون را برای تصویربرداری از ساختار درونی اشیاء بسیار مناسب می‌سازد. تولید مصنوعی پرتو میون با لیزر می‌تواند تصویربرداری سریع‌تر و هدفمندتری نسبت به استفاده از میون‌های کم‌فراوان کیهانی فراهم کند.
آزمایش‌ها و نشانه‌های کاربردپذیری پرتو میون
در آزمایش‌های اخیر محققان در چند مرکز از جمله آزمایشگاه ملی لارنس برکلی نشان دادند که در فضایی کوتاه (چند ده سانتی‌متر) می‌توان الکترون‌ها را تا انرژی‌های چند میلیارد الکترون‌ولت شتاب داد و میون‌های پر توان تولید کرد. در یک آزمایش مقدماتی، محققان یک جسم سربی را درون کامیون کنار منبع پرتو قرار دادند و سایه‌نگاری آن روی آشکارساز میون، امکان آشکارسازی محموله‌های چگال را نشان داد.
کاربردهای عملی و مزایا
- تصویربرداری صنعتی و امنیتی برای شناسایی مواد پرتوزا یا مواد چگال در کانتینرها و بارها؛
- تشخیص ساختار درونی سازه‌های بزرگ، معادن و سازه‌های تاریخی در زمان کوتاه‌تر و با دقت بیشتر.
محدودیت‌ها و چالش‌های فنی
اگرچه تولید پرتو میون با لیزر گامی بزرگ است، فناوری شتاب‌دهنده‌های لیزری هنوز به اندازه‌ای کوچک و قابل‌حمل نشده که به‌طور گسترده میدانی استفاده شود؛ به‌علاوه بهینه‌سازی کارایی تولید میون، کاهش مصرف انرژی لیزر و توسعه آشکارسازهای سازگار برای محیط‌های عملیاتی از چالش‌های پیش‌رو به شمار می‌روند.
چشم‌انداز پژوهشی و پیامدهای فناوری
پیشرفت‌های اخیر در شتاب‌دهنده‌های لیزری نویددهنده ساخت اسکنرهای قابل‌حمل بر پایه پرتو میون است که می‌توانند زمان تصویربرداری را کاهش داده و کاربردهای امنیتی و صنعتی جدیدی فراهم کنند. تحقق کاربردهای میدانی نیازمند توسعه مداوم لیزرهای فشرده‌تر، مهندسی سیستم‌های کلی و انجام کارآزمایی‌های میدانی گسترده است.
ماهان زند
من فارغ‌التحصیل رشته مهندسی کامپیوتر هستم و از دوران نوجوانی به دنیای فناوری علاقه‌مند بودم. فعالیت حرفه‌ای خودم را از سال ۱۳۹۷ با نوشتن مقاله‌های نقد و بررسی گجت‌های هوشمند در یک وبلاگ شخصی آغاز کردم. پس از کسب تجربه، به عنوان نویسنده و تحلیل‌گر در نشریات مختلف فعالیت کردم و در حال حاضر، به عنوان دبیر بخش فناوری‌های نو در یک مجله معتبر تکنولوژی مشغول به کار هستم. تلاش من این است که آخرین اخبار و پیشرفت‌های دنیای فناوری را به زبانی ساده و کاربردی برای مخاطبان ارائه دهم.
