高エネルギー宇宙線が大気の分子に当たって出るミュオン(昔のμ中間子、最近はmuonという)は大きなものの透視に使えます。2017年にクフ王のピラミッドの中の新しい空洞を見つけて、去年さらに分解能を上げた測定の論文が出ました。昨日の太陽嵐由来の炭素増加現象(木の年輪)の発見に続きこれも名古屋大学ですね。
https://www.nature.com/articles/s41467-023-36351-0
https://www.nature.com/articles/nature24647
ミュオンの透過能が物質によって違うことを利用します。おそらく原子番号が大きいと通りにくくなると思います。
muographyという名前がついています。scintillation hodoscopeというのもあるようですが、名称の詳細は今日は時間がなくて調べきれません。
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jaesjb/57/5/57_320/_pdf/-char/ja
によると、10㎝2あたり1秒間に1個来る、>3MeVのエネルギーの放射線はほぼミュオンである、とのことです。
検出器を複数置いて同時に(ごく短い時間間隔で)通過したものを計測することで飛んできた角度がわかり、画像が撮れるということです。
ピラミッドの論文では露光時間は140日とのこと。
福島の壊れた原子炉の中を見る話もありました。炉心の燃料が溶け落ちて下に溜まっている様子が見えています。
https://www.meti.go.jp/earthquake/nuclear/decommissioning/committee/osensuitaisakuteam/2017/09/3-03-02.pdf
火山を見てマグマがどこまで上がっているかを透視することもできると聞きました。噴火予知に使えるといいですね。
英語は、上記および関連論文から拾ってみましょう。
“…, showing good overall agreement except in the summit direction where the statistic is very low.”
summit 頂上
the statistic 統計(精度) 信号が弱すぎるのでしょう。
Khufu’s Pyramid クフ王のピラミッド
archaeological site 考古学的な場所 サイト
sift ふるいにかける
“The emulsion films used for this experiment were produced at Nagoya University. Each films is 25 x 30 cm2 and consists of two sensitive layers, 70um thick each, deposited on both sides of a 175 um thick polystyrene base. AgBr crystals have a diameter of about 200 nm and the expected grain density for minimum ionizing particles tracks is on average about 40 grains per 100 um
path. After the emulsion development the grains size is of 0.6 um. The readout of emulsion detectors requires high performance Scanning Systems 12,13 (SS), fully automated microscopes equipped with digital cameras and image processing chains.”
emulsion エ「マ」るジョン 乳液
focal plane 翔天面
AgBr 臭化銀 まさに銀塩写真の乾板を自作しています。
“The whole thickness of the sensitive layers is spanned by adjusting the focal plane of the objective lens and a sequence of several tens of tomographic images is taken for each field of view at equally spaced depth levels. ”
objective lens 対物レンズ
focal plane 焦点面
“The method used relies on the assumption that the trapezoidal contour of the observed structure in the angular space as reported in Fig. 5 keeps the same topological shape when seen from the two detector sites”
assumption 仮定
trapezoidal contour 台形状の輪郭 「コ」ンター
※170μmのプラスチック(ペラペラです)の両側に臭化銀を塗って、顕微鏡で焦点位置を変えて70μmの厚さ方向の10個の深さで撮影し、2枚を両方突き抜けている飛跡をミュオンだとして解析しています。もちろん可視光は入らないようにしています。
解析は自動化しているようです。
簡単ですが威力がある測定法ですね。つくる時に放射性元素(例えばK?エネルギーが低くて感光しない?)が入らないようにするなど、ノウハウがありそうです。