Premier système « GPS » au monde utilisant les rayons cosmiques

Des scientifiques développent un système de positionnement global capable de suivre les mouvements souterrains à l'aide de puissants rayons cosmiques.

Illustration de rayons cosmiques frappant la Terre depuis l'espace. Photo : Shutterstock — Illustration de rayons cosmiques frappant la Terre depuis l'espace. Photo : *Shutterstock*

Les rayons cosmiques sont des particules de haute énergie provenant de l'espace, notamment du Soleil, des galaxies lointaines, des supernovae et d'autres corps célestes. Bien que les humains ne puissent ni les voir ni les ressentir directement, ils bombardent constamment la Terre depuis l'espace. En fait, ils sont si abondants que les scientifiques estiment que chaque minute, un rayon cosmique frappe un centimètre carré de la surface terrestre.

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Hiroyuki Tanaka de l'Université de Tokyo a utilisé les rayons cosmiques pour développer un système de positionnement global capable de suivre les mouvements sous terre, a rapporté Interesting Engineering le 18 juin. La nouvelle recherche a été publiée dans la revue iScience.

Lorsque les rayons cosmiques pénètrent dans l'atmosphère terrestre, ils entrent en collision avec les molécules et les atomes de l'air, créant des particules secondaires appelées muons. Les muons sont des particules subatomiques fondamentales, semblables aux électrons, mais 207 fois plus lourdes. Les muons peuvent pénétrer les objets solides, selon leur densité. Par exemple, les roches et les bâtiments absorbent de nombreux muons en raison de leur forte densité.

Parallèlement, le GPS s’appuie sur des ondes radio traditionnelles, qui sont plus faibles à haute altitude et sont sujettes à la diffusion, ce qui rend difficile son utilisation pour détecter les mouvements sous terre.

Tanaka et ses collègues ont exploité les propriétés des rayons cosmiques pour cartographier des zones difficiles d'accès comme les volcans, les cœurs de réacteurs nucléaires et les pyramides. Ils ont développé un nouveau système de positionnement sans fil utilisant les muons, appelé MuWNS. Ce système se compose de détecteurs de référence en surface et d'un détecteur récepteur souterrain pour détecter la trajectoire des muons. En analysant la synchronisation et la direction des muons, MuWNS détermine la position du détecteur récepteur souterrain par rapport au détecteur de référence en surface.

Toutes les données collectées serviront ensuite à reconstituer les trajectoires des muons afin de créer un modèle ou une carte de la zone souterraine. Cette carte peut fournir des informations précieuses, telles que la composition et la densité des matériaux traversés par les muons, permettant ainsi aux experts de visualiser les structures souterraines et les caractéristiques géographiques.

L'équipe a testé le nouveau système MuWNS en installant un robot récepteur au sous-sol et quatre détecteurs de référence au sixième étage d'un immeuble. Ils ont ensuite réussi à reconstituer le parcours de la personne sous terre en filtrant les rayons cosmiques captés par les détecteurs.

L'équipe a présenté le premier système mondial de positionnement global basé sur les rayons cosmiques, qui pourrait soutenir les futures missions de recherche et de sauvetage, ainsi que la surveillance des volcans. Elle prévoit ensuite d'améliorer MuWNS afin de l'intégrer aux smartphones.

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