Supermena rentgenredze izrādījusies pārāk ierobežota. Ja iepriekšējo paaudžu komiksu autori būtu zinājuši par mūonu iespējām, Tērauda vīrs, iespējams, no acīm raidītu tieši šīs daļiņas, lai redzētu cauri akmens sienām.

Rumānijas Extreme Light Infrastructure Nuclear Physics (ELI-NP) pētnieku komanda izmantoja pasaulē jaudīgāko lāzeru, lai radītu augstas enerģijas daļiņu — mūonu — staru un ar to iegūtu attēlu objektam aiz vairākiem metriem betona. Eksperimenta rezultāti, kas aprakstīti pētījumā arXiv priekšdrukas serverī, ir graudaini un maz detaļām, tomēr tie iezīmē būtisku progresu attēlveidošanā. Šādai tehnoloģijai nākotnē varētu būt pielietojums gan drošības pārbaudēs, gan kalnrūpniecībā.

Mūoni — smagāki elektronu radinieki

Mūonus mēdz dēvēt par “elektroniem uz steroīdiem”. Šīs daļiņas parasti rodas, kad kosmiskie stari — ātri protoni — Zemes augšējā atmosfērā ietriecas atomos. Sadursmēs veidojas kvarku pāri jeb pioni, kas ļoti ātri sadalās mūonos.

Arī mūoni pastāv tikai īsu brīdi, pirms sadalās savā vieglākajā radiniekā — elektronā — un neitrīnos. Tomēr daļai no tiem pietiek laika, lai sasniegtu Zemes virsmu. Lielās masas dēļ mūoni viegli šķērso zemi, izkļūst cauri blīviem iežu slāņiem un iekļūst daudz dziļāk nekā pat jaudīgākie rentgenstari.

Arheologi un inženieri šīs kosmisko staru daļiņas jau vairākus gadu desmitus izmanto, lai meklētu tukšumus piramīdās un derīgo izrakteņu nogulsnes dziļi pazemē. Tomēr dabiskajam mūonu “lietum” ir būtiski trūkumi: tie Zemes virsmu sasniedz no ierobežota leņķu diapazona un ar ļoti nelielu intensitāti — aptuveni viena daļiņa uz katru kvadrātcentimetru sekundē. Tāpēc ātri iegūt mūonu attēlu vai aplūkot objektu no sāniem ir sarežģīti.

Jaudīgs lāzers rada mākslīgus mūonus

Viens no veidiem, kā mūonus radīt mākslīgi praktiskos attālumos, ir ar jaudīgu lāzeru paātrināt elektronus uz elektromagnētisko viļņu “virsmas” un ietriekt tos mērķī. Pagājušajā gadā fiziķi no Ķīnas, ASV un Apvienotās Karalistes ar šādu metodi radīja mūonus, pierādot, ka tehnoloģija ir īstenojama.

Cita starptautiska sadarbība, ko vadīja Lawrence Livermore National Laboratory un Colorado State University pētnieki, izmantoja to pašu principu, lai izveidotu daļiņu uzliesmojumu, ar kuru tika iegūts attēls svina atsvariem kravas automašīnā. Taču nebija skaidrs, cik daudz no šīm daļiņām patiesībā bija mūoni, tāpēc jautājums par pirmo mākslīgi iegūto attēlu joprojām bija diskutabls.

ELI-NP izmantotais 10 petavatu lāzers nav parasts gaismas avots. Īsā mirklī tā stara jauda sasniedz tūkstošiem reižu lielāku līmeni nekā visu planētas elektrotīklu kopējā jauda. Šis uzliesmojums pa elektromagnētiskajiem viļņiem aizrauj elektronus, līdz tie ietriecas svina barjerā.

Mūonu stars izveido attēlu aiz betona sienas

Lai no stara izfiltrētu pēc iespējas vairāk nemūonu daļiņu, pētnieki izveidoja īpašu filtru no polietilēna loksnēm, kas aptītas ap parafīna blokiem. Pēc tam salīdzinoši tīrais mūonu stars tika novirzīts cauri divus metrus jeb aptuveni sešas pēdas biezai betona sienai uz detektoru bloku, kas atradās otrā pusē novietotā furgonā.

Detektori fiksēja svina bloku kaudzes ēnu. Pētnieki šo rezultātu uzskatīja par veiksmīgu eksperimentu un paziņoja, ka ieguvuši pirmo oficiālo ar lāzeru mākslīgi radīto mūonogrāfu jeb mūonu attēlu.

Iegūtais attēls vēl nebūt nav tik ass kā fotogrāfija ar Polaroid kameru. Tomēr, attīstot šo principu, nākotnē varētu izveidot mazāku un pārvietojamu sistēmu. Tā potenciāli ļautu aplūkot raķešu vai kuģniecības transporta dzelzs korpusus, klinšainu kalnu iekšieni un seno celtņu akmens pamatus — gandrīz tikpat viegli, kā to darītu supervaronis.

Pētījums pieejams arXiv priekšdrukas serverī.