Resumen:
Los investigadores utilizaron un láser de 10 petavatios en el Centro de Física Nuclear de Infraestructura de Luz Extrema en Rumania para generar un haz de muones de alta energía y tomar una "imagen" del objeto detrás de la pared a través de un muro de concreto de dos metros de espesor. No es el láser el que penetra el hormigón, sino los muones producidos por el láser que aceleran los electrones que atraviesan la pared, y luego el detector del otro lado registra la señal. El equipo de investigación dijo que esta es la primera vez que se utilizan láseres para generar mesones artificialmente y completar imágenes de mesones.
Los mesones son partículas elementales mucho más pesadas que los electrones. Cuando los protones de alta velocidad de los rayos cósmicos chocan con los átomos de la atmósfera terrestre, producen piones, que luego se descomponen en piones. Los mesones tienen una vida útil extremadamente corta, pero tienen una gran masa. Algunos mesones del espacio todavía pueden llegar a la superficie y penetrar materiales densos como las rocas. Su capacidad supera incluso a los rayos X más potentes. Los arqueólogos e ingenieros han utilizado mesones cósmicos naturales para detectar estructuras como cavidades internas en pirámides y depósitos minerales subterráneos.
Sin embargo, el flujo de mesones en el universo natural es bajo, sólo alrededor de uno por centímetro cuadrado por segundo, y el ángulo de incidencia es limitado, lo que dificulta la obtención de imágenes rápidas a pedido o la observación desde un lado. Para crear muones artificialmente, el equipo de investigación utilizó potentes láseres para acelerar los electrones a lo largo de ondas electromagnéticas y luego dejar que los electrones alcanzaran un objetivo de plomo. Anteriormente, investigadores de China, Estados Unidos y Reino Unido han demostrado que este método es factible; Otro equipo internacional en el que participaron investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore y la Universidad Estatal de Colorado también generó un haz de partículas de manera similar y fotografió plomo en un camión, pero la proporción real de mesones no estaba clara, por lo que fue controvertido si podría considerarse como la primera imagen de mesón artificial.
En este experimento, un láser de 10 petavatios liberó brevemente una potencia extremadamente alta y los investigadores permitieron que los electrones acelerados golpearan una barrera de plomo. Para filtrar al máximo las partículas distintas de los muones, el equipo diseñó un filtro que consiste en una lámina de polietileno envuelta en un bloque de parafina, lo que permite que el haz de muones relativamente puro atraviese una pared de hormigón de dos metros de espesor y alcance un conjunto de detectores en un vehículo estacionado al otro lado de la pared. El detector finalmente registró una imagen de la sombra de una pila de bloques de plomo detrás de la pared.
Los resultados actuales del rodaje son aproximados y tienen detalles limitados, y la investigación relevante aún se publica en forma de preimpresiones. Los investigadores creen que si la tecnología continúa desarrollándose, en el futuro se podrán crear sistemas de imágenes más pequeños y portátiles, que podrán utilizarse para inspeccionar las carcasas de hierro de los cohetes, la estructura interna de las montañas o los cimientos de piedra de los edificios antiguos, y que también podrán ampliarse a áreas como la inspección de seguridad y la minería.
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