Las partículas energéticas que aparecen brevemente cuando los rayos cósmicos golpean la atmósfera de la Tierra podrían ayudar a evaluar los daños ocultos a los edificios en Ucrania después de que termine la guerra.
Estas partículas, conocidas como muones, son muy extrañas. Nacen de colisiones entre alta energía. protones y los núcleos atómicos que forman rayos cósmicosy moléculas en la atmósfera terrestre. Existen sólo durante unos 2 microsegundos antes de descomponerse en electrones y antineutrinos. Pero mientras viajan en el velocidad de la luzcubren grandes distancias durante su fugaz existencia. Cada segundo llueven unos 10.000 muones sobre un metro cuadrado de la superficie de la Tierra. De hecho, estas extrañas partículas no sólo llueven sobre la superficie, sino que penetran en ella y excavan cientos de metros en el suelo. Esta capacidad de estas partículas para penetrar la materia dio a los científicos en la década de 1940 la idea de utilizar detectores de muones para observar el interior de estructuras vastas, de otro modo impenetrables. tomó mucho tiempo tiempo antes de que la tecnología pudiera estar a la altura de la tarea.
En la década de 1970, un experimento pionero utilizó detectores de muones para buscar cámaras ocultas en una pirámide egipcia. No fue hasta 50 años después que la tecnología comenzó a cobrar fuerza. Durante la última década, un puñado de empresas de todo el mundo han avanzado en el desarrollo de dispositivos portátiles de tomografía de muones que pueden escanear vehículos en busca de pasajeros ocultos o mercancías ilegales, o buscar grietas en puentes de carreteras o reactores nucleares viejos. La empresa GScan, con sede en Estonia, se encuentra entre las empresas que han avanzado mucho en el desarrollo y ya ha desplegado sus detectores en varios proyectos, incluida la evaluación del estado del sitio de desmantelamiento nuclear de Sellafield en el Reino Unido. La compañía también tiene planes de llevar la tecnología a Ucrania para ayudar a evaluar grietas y fracturas ocultas en edificios y puentes que podrían provocar el colapso de las estructuras en el futuro.
«Por el momento no existe ninguna otra tecnología que pueda ver el interior de un bloque de hormigón», dijo a Space.com Andi Hektor, director de estrategia y cofundador de GScan. «El sistema de rayos X más potente sólo podía ver unos 10 o 20 centímetros [4 to 8 inches] profundo. Pero con los detectores de muones podemos ver a decenas de metros de profundidad».
Los detectores de muones no sólo pueden ver el interior de estructuras impenetrables, sino que también pueden evaluar lo que hay dentro de ellas. Ante los ojos de las partículas cósmicas se destacan, por ejemplo, barras de metal corroídas, grietas invisibles y bóvedas ocultas llenas de líquido.
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como funciona
Cuando los muones se acercan a un objeto, un sensor fabricado con un tipo especial de fibra plástica detecta su paso. Al apilar varias capas de estas láminas de fibra, los investigadores pueden reconstruir las trayectorias de los muones a medida que pasan a través de cada lámina en diferentes lugares. Otro detector situado al otro lado de la estructura de hormigón mide cómo cambió la trayectoria de los muones a medida que las partículas subatómicas se dispersaban desde las irregularidades del interior de la estructura.
«Rastreamos cientos de miles o incluso millones de partículas que pasan», dijo Hektor. “Con base en esa información, podemos comprender cómo cambia en promedio la trayectoria a través del objeto. En base a eso, podemos hacer suposiciones sobre el material y el estado del material que se encuentra dentro del objeto”.
Evaluar adecuadamente una estructura grande y potencialmente peligrosa, como un puente dañado, es un proceso largo y laborioso. Los detectores, dijo Hektor, escanean un único punto clave de la estructura durante hasta una semana. Evaluar un puente de carretera promedio puede llevar hasta un mes y costar hasta $125,000.
GScan está en conversaciones con las autoridades ucranianas para posiblemente probar la tecnología en el Puente Paton de Kiev, una estructura de 70 años de antigüedad y 5.000 pies de largo (1.543 metros), que ya se consideraba seriamente deteriorada antes del comienzo de la guerra.
«Obviamente ahora tienen preocupaciones diferentes», dijo Hektor. «Es algo que podríamos hacer cuando las condiciones sean más adecuadas y comiencen a reconstruir todo».
Mejor que los rayos X
Los detectores de muones no sólo ven mucho más profundamente que los rayos X más conocidos, sino que también son mucho más seguros. Presentes naturalmente en el medio ambiente, los muones no dañan las células ni el ADN como lo hacen incluso dosis bajas de rayos X. Por lo tanto, los detectores, a diferencia de las máquinas de rayos X, no aumentan el riesgo de cáncer para sus operadores.
GScan ha estado desarrollando su tecnología desde 2016. El año pasado, utilizaron los detectores para examinar reactores nucleares fuera de servicio en el centro de entrenamiento de submarinos nucleares Paldiski en Estonia, un complejo de 60 años construido y administrado por la Unión Soviética. Al analizar la dispersión de muones, los investigadores buscaron bolsas de residuos radiactivos y evaluaron el estado de los reactores enterrados en capas de hormigón desde los años 1990.
