Ученые Росатома планируют к 2025 году создать специальный мюонный томограф для проведения геологоразведочных работ. Как рассказали ТАСС в Троицком институте инновационных и термоядерных исследований (АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ», предприятие Росатома), уникальный прибор может кардинально изменить способ разведки полезных ископаемых в России.

Мюонный томограф, который разрабатывают ТРИНИТИ, позволит получать трехмерное изображение плотности грунта при проведении геологоразведки твердых полезных ископаемых. Уникальность разработки – это, прежде всего, сам метод мюонной томографии, позволяющий до 10 раз уменьшить число скважин по сравнению с традиционными методами, отметили в ТРИНИТИ. Это снизит затраты на проведение бурильных работ и ускорит поиск месторождений.

Детектор мюонов на основе сцинтиллирующих оптоволокон с регистрацией фотонов кремниевыми фотоумножителями (SiPM) позволяет с высокой эффективностью и высоким пространственным разрешением регистрировать треки мюонов. В институте особо отметили уникальное программное обеспечение, позволяющее проводить трехмерное восстановление плотности исследуемого грунта. По словам руководителя проекта доктора физико-математических наук Александра Голубева, важное значение имеет и то, что метод не требует специальных лицензий соблюдения мер безопасности – мюонная томография абсолютно безопасна для человека.

Ученые уже завершили расчеты основных параметров детектора – ключевого компонента будущего мюонного томографа, провели численное моделирование регистрации мюонов и измерение плотности исследуемого грунта, а также разработали конструкторскую документацию томографа. При помощи аддитивных технологий (3D-печати) создан прототип модуля мюонного томографа, включающий полномасштабный макет основных элементов, а также функционирующий макет детекторной части внешнего чувствительного слоя детектора с возможностью регистрации мюонов. После создания опытного образца к концу 2024 года ученые планируют приступить к испытаниям.

Мюон в стандартной модели физики элементарных частиц – неустойчивая элементарная частица с отрицательным электрическим зарядом, спином 1/2, временем жизни около 2,2 мкс и массой, в 206 раз превышающей массу электрона. На Земле мюоны регистрируются в космических лучах. Мюонная томография – метод, использующий мюоны для создания трехмерных изображений объемов с использованием информации, содержащейся в кулоновском рассеянии мюонов. Поскольку мюоны проникают гораздо глубже, чем рентгеновские лучи, мюонная томография может использоваться для изображения через гораздо более толстый материал, чем томография на основе рентгеновских лучей.