اولین سیستم «جی‌پی‌اس» جهان با استفاده از پرتوهای کیهانی

دانشمندان سیستم موقعیت‌یاب جهانی را توسعه می‌دهند که می‌تواند حرکات زیرزمینی را با استفاده از پرتوهای کیهانی قدرتمند ردیابی کند.

تصویری از پرتوهای کیهانی که از فضا به زمین برخورد می‌کنند. عکس: Shutterstock — تصویری از پرتوهای کیهانی که از فضا به زمین برخورد می‌کنند. عکس: *Shutterstock*

پرتوهای کیهانی ذرات پرانرژی هستند که از فضای بیرونی، از جمله منابعی مانند خورشید، کهکشان‌های دور، ابرنواخترها و سایر اجرام آسمانی، سرچشمه می‌گیرند. اگرچه انسان‌ها نمی‌توانند پرتوهای کیهانی را مستقیماً ببینند یا احساس کنند، اما آنها دائماً از فضای بیرونی زمین را بمباران می‌کنند. در واقع، آنها آنقدر فراوان هستند که دانشمندان تخمین می‌زنند که در هر دقیقه، یک پرتو کیهانی به یک سانتی‌متر مربع از سطح زمین برخورد می‌کند.

نشریه Interesting Engineering در ۱۸ ژوئن گزارش داد که یک تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور هیرویوکی تاناکا از دانشگاه توکیو با استفاده از پرتوهای کیهانی، یک سیستم موقعیت‌یابی جهانی توسعه داده‌اند که می‌تواند حرکات زیرزمینی را ردیابی کند. این تحقیق جدید در مجله iScience منتشر شده است.

وقتی پرتوهای کیهانی وارد جو زمین می‌شوند، با مولکول‌ها و اتم‌های موجود در هوا برخورد می‌کنند و ذرات ثانویه‌ای به نام میون ایجاد می‌کنند. میون‌ها ذرات بنیادی زیر اتمی هستند که شبیه الکترون‌ها هستند اما ۲۰۷ برابر سنگین‌ترند. میون‌ها می‌توانند بسته به چگالی جسم، به اجسام جامد نفوذ کنند. به عنوان مثال، سنگ‌ها و ساختمان‌ها به دلیل چگالی بالای خود، میون‌های زیادی را جذب می‌کنند.

در همین حال، GPS به امواج رادیویی سنتی متکی است که در ارتفاعات بالاتر ضعیف‌تر هستند و مستعد پراکندگی هستند و استفاده از آن را برای تشخیص حرکت در زیر زمین دشوار می‌کند.

تاناکا و همکارانش از خواص پرتوهای کیهانی برای نقشه‌برداری از مکان‌های صعب‌العبور مانند آتشفشان‌ها، هسته‌های راکتور هسته‌ای و اهرام استفاده کردند. آن‌ها یک سیستم موقعیت‌یابی بی‌سیم جدید با استفاده از میون‌ها به نام MuWNS توسعه دادند. این سیستم شامل آشکارسازهای مرجع روی سطح و یک آشکارساز گیرنده در زیر زمین برای تشخیص مسیر میون‌ها است. MuWNS با تجزیه و تحلیل زمان‌بندی و جهت میون‌ها، موقعیت آشکارساز گیرنده در زیر زمین را نسبت به آشکارساز مرجع روی سطح تعیین می‌کند.

سپس از تمام داده‌های جمع‌آوری‌شده برای بازسازی مسیرهای میون‌ها استفاده می‌شود تا یک مدل یا نقشه از منطقه زیرزمینی ایجاد شود. این نقشه می‌تواند اطلاعات ارزشمندی مانند ترکیب و چگالی موادی که میون‌ها از آنها عبور کرده‌اند را ارائه دهد و به متخصصان اجازه دهد ساختارهای زیرزمینی و ویژگی‌های جغرافیایی را تجسم کنند.

این تیم سیستم جدید MuWNS را با قرار دادن یک ربات گیرنده در زیرزمین و قرار دادن چهار آشکارساز مرجع در طبقه ششم یک ساختمان آزمایش کرد. سپس آنها با غربالگری پرتوهای کیهانی که توسط آشکارسازها جمع‌آوری شده بود، مسیر فرد را در زیر زمین با موفقیت بازسازی کردند.

این تیم اولین سیستم موقعیت‌یابی جهانی مبتنی بر پرتوهای کیهانی جهان را به نمایش گذاشته است که می‌تواند از ماموریت‌های جستجو و نجات آینده و نظارت بر آتشفشان‌ها پشتیبانی کند. در مرحله بعد، آنها قصد دارند MuWNS را بهبود بخشند تا بتوان آن را در تلفن‌های هوشمند ادغام کرد.

پنجشنبه تائو (طبق گفته مهندسی جالب )

لینک منبع