Riassunto:
I ricercatori hanno utilizzato un laser da 10 petawatt presso l'Extreme Light Infrastructure Nuclear Physics Center in Romania per generare un raggio di muoni ad alta energia e acquisire un'"immagine" dell'oggetto dietro il muro attraverso un muro di cemento spesso due metri. Non si tratta del laser stesso che penetra nel cemento, ma dei muoni prodotti dal laser che accelerano gli elettroni che passano attraverso il muro, e poi il segnale viene registrato dal rilevatore dall'altra parte. Il gruppo di ricerca ha affermato che questa è la prima volta che i laser vengono utilizzati per generare artificialmente mesoni e completare l'imaging dei mesoni.
I mesoni sono particelle elementari molto più pesanti degli elettroni. Quando i protoni ad alta velocità nei raggi cosmici colpiscono gli atomi nell'atmosfera terrestre, producono pioni, che poi decadono in pioni. I mesoni hanno una durata di vita estremamente breve, ma hanno una massa elevata. Alcuni mesoni provenienti dallo spazio possono ancora raggiungere la superficie e penetrare materiali densi come le rocce. La loro capacità supera anche i raggi X più forti. Archeologi e ingegneri hanno utilizzato mesoni cosmici presenti in natura per rilevare strutture come cavità interne nelle piramidi e depositi minerali sotterranei.
Tuttavia, il flusso di mesoni nell'universo naturale è basso, solo circa uno per centimetro quadrato al secondo, e l'angolo incidente è limitato, rendendo difficile l'immagine rapida su richiesta o l'osservazione laterale. Per creare artificialmente i muoni, il gruppo di ricerca ha utilizzato potenti laser per accelerare gli elettroni lungo le onde elettromagnetiche e quindi lasciare che gli elettroni colpissero un bersaglio principale. In precedenza, ricercatori provenienti da Cina, Stati Uniti e Regno Unito avevano dimostrato che questo metodo è fattibile; anche un altro team internazionale che ha coinvolto ricercatori del Lawrence Livermore National Laboratory e della Colorado State University ha generato un fascio di particelle in modo simile e ha fotografato il piombo in un camion, ma la proporzione effettiva di mesoni non era chiara, quindi se potesse essere considerato il primo mesone artificiale l'imaging era controverso.
In questo esperimento, un laser da 10 petawatt ha rilasciato per breve tempo una potenza estremamente elevata e i ricercatori hanno consentito agli elettroni accelerati di colpire una barriera di piombo. Per filtrare il più possibile le particelle diverse dai muoni, il team ha progettato un filtro costituito da un foglio di polietilene avvolto in un blocco di paraffina, consentendo al fascio di muoni relativamente puro di passare attraverso un muro di cemento spesso due metri e raggiungere un sistema di rilevatori in un veicolo parcheggiato dall'altra parte del muro. Il rilevatore alla fine registrò un'immagine dell'ombra di una pila di blocchi di piombo dietro il muro.
I risultati attuali delle riprese sono approssimativi e presentano dettagli limitati e le ricerche pertinenti vengono ancora pubblicate sotto forma di prestamp. I ricercatori ritengono che se la tecnologia continua a svilupparsi, in futuro potrebbero essere creati sistemi di imaging più piccoli e portatili, che potrebbero essere utilizzati per ispezionare l’involucro di ferro dei razzi, la struttura interna delle montagne o le fondamenta di pietra di antichi edifici, e potrebbero anche essere estesi ad aree come l’ispezione di sicurezza e l’estrazione mineraria.
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