قام العلماء بتطوير نظام تحديد المواقع العالمي الذي يمكنه تتبع حتى التحركات تحت الأرض بفضل الأشعة الكونية القوية.
رسم توضيحي للأشعة الكونية وهي تتساقط على الأرض من الفضاء. الصورة: Shutterstock
الأشعة الكونية هي جسيمات عالية الطاقة تنشأ من الفضاء الخارجي، بما في ذلك مصادر مثل الشمس والمجرات البعيدة والمستعرات العظمى وغيرها من الأجرام السماوية. ورغم أن البشر لا يستطيعون رؤية الأشعة الكونية أو الشعور بها بشكل مباشر، إلا أنها تتساقط باستمرار على الأرض من الفضاء. في الواقع، هي وفيرة لدرجة أن العلماء يقدرون أن شعاعًا كونيًا واحدًا يصيب سنتيمترًا مربعًا واحدًا من سطح الأرض كل دقيقة.
أفاد موقع Interesting Engineering في 18 يونيو أن فريق بحثي بقيادة البروفيسور هيرويوكي تاناكا من جامعة طوكيو يستخدم الأشعة الكونية لتطوير نظام تحديد المواقع العالمي الذي يمكنه تتبع الحركات داخل باطن الأرض. وقد نُشر البحث الجديد في مجلة iScience.
عندما تدخل الأشعة الكونية الغلاف الجوي للأرض، تصطدم بجزيئات وذرات الهواء، مُكَوِّنةً جسيمات ثانوية تُسمى الميونات. الميونات جسيمات دون ذرية أساسية، تُشبه الإلكترونات لكنها أثقل منها بـ 207 مرات. تستطيع الميونات اختراق المواد الصلبة، ويتوقف مدى هذا الاختراق على كثافة الجسم. فعلى سبيل المثال، تمتص الصخور والمباني كمية أكبر من الميونات نظرًا لكثافتها العالية.
في الوقت نفسه، يعتمد نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) على الموجات الراديوية التقليدية، التي تكون أضعف عموماً على ارتفاعات عالية وأكثر عرضة للتشتت. وهذا يجعل استخدامه في الكشف عن الحركة تحت الأرض أمراً بالغ الصعوبة.
استغل تاناكا وزملاؤه خصائص الأشعة الكونية لرسم خرائط لأماكن يصعب الوصول إليها، مثل البراكين وقلوب المفاعلات النووية والأهرامات. وقد طوروا نظام ملاحة لاسلكيًا جديدًا باستخدام الميونات يُسمى MuWNS. يتضمن النظام كاشفات مرجعية سطحية وكاشف استقبال تحت الأرض لرصد مسار الميون. ومن خلال تحليل توقيت واتجاه الميونات، يحدد MuWNS الموقع النسبي لكاشف الاستقبال تحت الأرض بالنسبة للكاشف المرجعي السطحي.
لاحقًا، ستساعد جميع البيانات التي تم جمعها في إعادة بناء مسار الميون لإنشاء نموذج أو خريطة للمنطقة تحت الأرض. يمكن أن توفر الخريطة معلومات قيّمة، مثل تكوين وكثافة المواد التي مر بها الميون، مما يسمح للخبراء بتصور الهياكل تحت الأرض والمعالم الجغرافية.
اختبر فريق البحث نظام MuWNS الجديد بوضع كاشف بشري في الطابق السفلي وأربعة كواشف مرجعية في الطابق السادس من مبنى. ثم نجحوا في إعادة بناء مسار الإنسان تحت الأرض عن طريق ترشيح الأشعة الكونية التي رصدتها الكواشف.
أثبت فريق الخبراء أن أول نظام تحديد مواقع عالمي قائم على الأشعة الكونية في العالم قادر على دعم مهام البحث والإنقاذ المستقبلية ومراقبة البراكين. ويخطط الفريق لاحقًا لتطوير نظام MuWNS ليُدمج في الهواتف الذكية.
ثو ثاو (بحسب موقع Interesting Engineering )
رابط المصدر
تعليق (0)