Мюонные ищейки вынюхивают уран

Для контрабандистов урана и прочих радиоактивных материалов, похоже, наступают трудные времена. Раньше они могли прятать свой товар от таможенников под свинцовыми экранами, сквозь которые рентгеновские лучи проникнуть не могут. Как сообщается в одном из последних номеров журнала Nature, американские ученые из Национальной лаборатории в Лос-Аламосе, в том числе и наш астрофизик Константин Бороздин, разработали прибор, позволяющий детектировать уран с помощью┘ космических лучей.

Дело тут вот в чем. Помимо всего прочего, в состав космических лучей входят элементарные частицы мюоны - родственники всем известных электронов. Эти самые мюоны обладают достаточной энергией для того, чтобы без потерь проникнуть сквозь десять миллиметров свинцового покрытия. А вот в более массивных радиоактивных материалах они застревают или, что намного вероятнее, меняют свою траекторию.

Лосаламосские физики разработали прибор, использующий мюонные детекторы и способный давать изображение вольфрамового цилиндра и других металлических объектов. Каждый детектор (их всего четыре - два расположены над образцом, два снизу) состоит из набора металлических сеток, окруженных смесью двух газов - изобутана и аргона. Мюон ионизирует эту смесь, отчего на ближайшей сетке возникает электрический сигнал, позволяющий определить месторасположение частицы. Когда мюон проходит сквозь два подряд верхних детектора, можно по двум точкам определить угол его падения. С помощью двух нижних детекторов определяется угол выхода того же мюона из образца. Сравнив эти два угла, можно определить, есть ли в исследуемом образце тяжелые металлы типа урана или нет.

Как сообщает Константин Бороздин, детектор громоздок, имеет габариты гаража, но с успехом может заменить счетчики Гейгера или рентгеновские аппараты при сканировании грузовых и легковых автомобилей. По его словам, он легко и безопасно может "выловить" в фуре с овцами урановый предмет размером с кубик Рубика.

Метод несколько неудобен тем, что набор мюонной статистики происходит медленно - этих частиц не так-то уж и много в космических лучах, так что приходится ждать. Например, на поиск уранового "кубика Рубика", спрятанного в отаре овец, уходит примерно минута. На рутинное сканирование грузовиков и корабельных контейнеров будет уходить много времени. К тому же мюоны с трудом будут отличать уран от других тяжелых металлов, к провозу в отличие от него разрешенных, поэтому следует ожидать много ложных тревог. Но, во-первых, дело того стоит, а во-вторых, уже сейчас в других лабораториях разрабатываются новые многообещающие подходы, использующие одновременно нейтроны и гамма-лучи, которые позволят обнаруживать урановую контрабанду намного быстрее и точнее.