Forskare utvecklade ett globalt positioneringssystem (GPS) som kan spåra även underjordiska rörelser tack vare kraftfull kosmisk strålning.
Illustration av kosmisk strålning som regnar ner på jorden från rymden. Foto: Shutterstock
Kosmisk strålning är högenergipartiklar som härrör från yttre rymden, inklusive källor som solen, avlägsna galaxer, supernovor och andra himlakroppar. Även om människor inte direkt kan se eller känna kosmisk strålning, regnar den ständigt ner på jorden från rymden. Faktum är att den är så riklig att forskare uppskattar att en kosmisk stråle träffar en kvadratcentimeter av jordens yta varje minut.
Ett forskarteam lett av professor Hiroyuki Tanaka från Tokyos universitet använder kosmisk strålning för att utveckla ett GPS (Global Positioning System) som kan spåra rörelser i jordens inre, rapporterade Interesting Engineering den 18 juni. Den nya forskningen publicerades i tidskriften iScience.
När kosmisk strålning kommer in i jordens atmosfär kolliderar den med molekyler och atomer i luften och skapar sekundära partiklar som kallas myoner. Myoner är grundläggande subatomära partiklar, liknande elektroner men 207 gånger tyngre. Myoner kan penetrera fasta ämnen, vars omfattning beror på objektets densitet. Till exempel absorberar stenar och byggnader fler myoner på grund av sin höga densitet.
Samtidigt förlitar sig GPS på traditionella radiovågor, vilka generellt sett är svagare på högre höjder och mer känsliga för spridning. Detta gör det mycket svårt att använda det för att upptäcka rörelser under jorden.
Tanaka och hans kollegor utnyttjade egenskaperna hos kosmisk strålning för att kartlägga svåråtkomliga platser som vulkaner, kärnreaktorer och pyramider. De utvecklade ett nytt trådlöst navigationssystem med hjälp av myoner som kallas MuWNS. Systemet inkluderar ytbaserade referensdetektorer och en underjordisk mottagardetektor för att detektera myonernas bana. Genom att analysera myonernas tidpunkt och riktning bestämmer MuWNS den relativa positionen för den underjordiska mottagardetektorn i förhållande till den ytbaserade referensdetektorn.
Därefter kommer all insamlad data att hjälpa till att rekonstruera myonens bana för att skapa en modell eller karta över det underjordiska området. Kartan kan ge värdefull information, såsom sammansättningen och densiteten hos de material som myonen passerade igenom, vilket gör det möjligt för experter att visualisera underjordiska strukturer och geografiska särdrag.
Forskargruppen testade det nya MuWNS-systemet genom att placera en mänsklig detektor i källaren och fyra referensdetektorer på sjätte våningen i en byggnad. De rekonstruerade sedan framgångsrikt människans väg under jord genom att filtrera den kosmiska strålning som detekteras av detektorerna.
Expertteamet har visat att världens första GPS-system baserade på kosmisk strålning kan stödja framtida sök- och räddningsuppdrag och vulkanövervakning. Därefter planerar de att förbättra MuWNS så att det kan integreras i smartphones.
Thu Thao (enligt Interesting Engineering )
[annons_2]
Källänk
Kommentar (0)