Een nieuwe techniek heeft de eerste beelden gemaakt van bundels muondeeltjes. Nagoya University-wetenschappers hebben de beeldvormingstechniek ontworpen met collega's van de Osaka University en KEK, Japan en beschrijf het in het tijdschrift Wetenschappelijke rapporten . Ze zijn van plan het te gebruiken om de kwaliteit van deze balken te beoordelen, die steeds meer worden gebruikt in geavanceerde beeldverwerkingstoepassingen.

Muonen zijn geladen deeltjes die 207 keer de massa van elektronen zijn. Ze vormen zich van nature wanneer kosmische stralen atomen in de bovenste atmosfeer raken, neerstorten op elk deel van het aardoppervlak. Ze kunnen door honderden meters vaste stoffen dringen voordat ze worden geabsorbeerd.

Wetenschappers hebben van nature voorkomende muondeeltjes gebruikt om door enorme vaste structuren te gluren. Bijvoorbeeld, in 2017 kondigden wetenschappers aan dat ze een verborgen kamer in de Khufu-piramide van Gizeh hadden gevonden door de muonintensiteiten te vergelijken die werden gemeten door detectoren binnen en buiten de piramide. Deeltjesversnellerfaciliteiten kunnen nu ook muonstralen genereren, die in verschillende toepassingen worden gebruikt, zoals niet-destructieve röntgenfluorescentiespectroscopie. Muon-bundels zullen naar verwachting ook worden aangepast voor radiotherapie bij kanker.

Nagoya University biomedische nucleaire wetenschapper Seiichi Yamamoto en collega's ontwikkelden een nieuwe beeldvormingstechniek die volgens hen veelbelovend is voor kwaliteitsbeoordeling en onderzoek van muonstralen, en zou in de toekomst van nut moeten zijn voor muon-radiotherapie.

De techniek hangt af van een fenomeen dat optreedt wanneer geladen deeltjes door transparante media reizen, als water. Water vertraagt ​​het licht ten opzichte van hoogenergetische deeltjes. Deeltjes die sneller bewegen dan het licht veroorzaken iets dat lijkt op de sonische knal die we horen wanneer een straalvliegtuig door de geluidsbarrière breekt. In het geval van de deeltjes, een 'optische boom, "het Cherenkov-effect genoemd, veroorzaakt een korte flits.

Yamamoto en zijn collega's brachten dit effect in beeld met een speciale camera wanneer een muonstraal door water of een plastic scintillatorblok werd gericht. De techniek stelde hen in staat om muonen en de positronen die zich vormen wanneer muonen vervallen, in beeld te brengen. Dit hielp hen het bereik van de straal door de water- of plastic scintillator te meten, en de afwijking van zijn momentum, evenals de richting van de positronbeweging verduidelijken.

"Het systeem is compact, lage kosten en gemakkelijk te gebruiken, veelbelovend als instrument voor kwaliteitsbeoordeling in muonstraalfaciliteiten, ' zegt Yamamoto.