خب، بریم سراغ یکی از هیجان‌انگیزترین ماجراهای علمی این روزها! یه تیم خفن از دانشمندها و مهندس‌های آمریکایی تو آزمایشگاه مشهور Oak Ridge (که همه بهش میگن ORNL) تونستن یه دستگاه فوق‌العاده بسازن: یه آشکارساز موئون که خیلی هم راحت قابل حمله و اصلاً قراره کلی کار رو آسون‌تر کنه!
اول بذارید خیلی خودمونی بگم موئون چیه. موئون یه نوع ذره بنیادیه، یعنی از اون ذره‌های خیلی ریزیه که خودش دیگه از بخش‌های کوچیک‌تر درست نشده. جالب اینجاست که موئون‌ها برای دانشمندا یه ابزار خاص شدن چون می‌تونن بدون اینکه آسیبی به چیزی بزنن، تو دل مواد خیلی چگال (مثلاً سوخت هسته‌ای استفاده‌شده یا همون spent nuclear fuel) رو ببینن. اما یه مشکل بزرگ همیشه سر راه بوده: موئون فوراً از بین میره، یعنی عمرش هزار برابر کمتر از نوترونه و فقط چند میلیونوم ثانیه دووم میاره. نوترون‌ها (یه نوع ذره که تو هسته اتم هستن) مثلاً ۱۰ دقیقه زنده می‌مونن ولی موئون عملاً تاک بزنی پریده رفته!
حالا دانشمندای ORNL اومدن چه کردن؟
اصل قضیه اینه که تکنولوژی آشکارسازی رو که قبلاً واسه آشکارسازهای نوترون (که تو «Spallation Neutron Source» ساخته شده بود) بودن، یه جوری تغییر دادن که بتونه هم انرژی موئون‌ها رو بگیره، هم زاویه پخش‌شدن‌شون رو پیدا کنه. این یعنی دستگاهشون نسبت به نسل‌های قبلی تصویرای خیلی شفاف‌تری از مواد متراکم و پوشیده مثل سوخت هسته‌ای میده و دیگه کار خیلی حرفه‌ای‌تر شده. راستی، Spallation Neutron Source یعنی یه جایی که با شلیک کردن ذره‌ها نوترون تولید می‌کنن تا بتونن تو آزمایش‌ها استفاده کنن.
حالا چرا این نکته‌ش گنده‌ست؟ چون قبلاً بیشتر سیستم‌های موئون‌نگاری فقط یکی از این دوتا رو (یا انرژی یا زاویه پخش) ثبت می‌کردن و خب، طبیعتاً تصویرهاشون اونقدر واضح نبود. ولی این آشکارساز جدید از پس هر دوتاش برمیاد و تصویرهای دقیق‌تری از داخل اجسام خیلی سنگین و محافظت‌شده درمیاره. این یعنی واسه امنیت انرژی هسته‌ای و مخصوصاً نگه‌داری و کنترل سوخت‌های مصرف‌شده خیلی کمک میشه! یه کاربرد جالب دیگه‌ش هم بخش کوانتومه که اون پایین میگم.
این آشکارساز موبایل قراره به زودی بره تو یه مرکز جدید تو محوطه ORNL و یکی از کاربردهای مهمش کمک به پژوهش‌های سوخت هسته‌ای و حتی رمزگشایی مشکلات کامپیوترهای کوانتومیه. تا الان اینو نمی‌دونستن که پرتوهای کیهانی (همون اشعه‌هایی که از فضا میان) چطور qubitها رو به هم می‌ریزن. Qubit واسه کسایی که نمی‌دونن، همون بیت‌های خاص کامپیوتر کوانتومیه که صفر و یک رو هم‌زمان میشه توش داشته باشی؛ یعنی کارای خیلی جالب و پیچیده! موئون‌ها چون خیلی راحت با مواد واکنش میدن، ممکنه تو کار Qubitها اختلال بندازن. این دستگاه کمک می‌کنه بفهمن دقیقاً چطور این اتفاق می‌افته و بعدش بتونن راه‌حل درست کنن.
جالب اینجاست که شروع همه‌چی از یه ایده دانشجویی بود! دکتر جونگیون بِی (Junghyun Bae) که خودش سرپرست پروژه‌ست، موقع دکتراش به این موضوع علاقه‌مند شد اما موقع اجرا کردن، گیر افتاد. آخرش تو موزه علم و انرژی آمریکا (American Museum of Science and Energy) راه حل رو توی طراحی یه آشکارساز نوترون دید که قبلاً توسط تیم یاكوبا دیاوارا ساخته شده بود. یاكوبا خودش میگه این همکاری واقعاً نشون داد وقتی دانشمند و مهندس‌ها با هم متحد شن، هیچ چیز غیرممکن نیست.
در واقع اون آشکارساز نوترونی قدیمی مخصوص Spallation Neutron Source بوده، اما الان با کلی تغییر و ابتکار شده نمونه پایه‌ی همین دستگاه جدید موئون. یعنی سرمایه‌گذاری اولیه واسه اون دستگاه قدیمی، الان نتیجه داده و تکنولوژی کاملاً جدیدی رو به دانش دنیا اضافه کرده!
در کل، ORNL دور از شوخی جزو تاپ‌ترین آزمایشگاه‌های دنیاست و دو تا از قوی‌ترین مراکز تولید نوترون دنیا رو هم داره: High Flux Isotope Reactor و همون Spallation Neutron Source که بالا گفتم. اینا کلی ابداع و تکنولوژی برای آمریکا و کل جهان ساخته‌ن که هم به رشد اقتصادی آمریکا کمک می‌کنه هم به انرژی پایدار و قابل اعتماد.
در آخر، پروژه ساخت این دستگاه هم نتیجه همکاری فوق‌العاده بین چند گروه مختلفه: Neutron Sciences و Fusion & Fission Energy and Sciences توی ORNL که دو سال تموم روی این پروژه زحمت کشیدن. خلاصه تیم داره کیف می‌کنه که تونسته یه همچین کاری انجام بده و آینده‌ی کار هم حسابی روشنه.
یادآوری مهم: موئون‌ها خودشون خیلی عمر کوتاهی دارن، ولی ابزار لازم واسه دیدن چیزهایی رو فراهم کردن که قبلاً هرگز نشد نگاهشون کرد. حالا با این آشکارساز جدید و خفن، کار دانشمندها خیلی راحت‌تر میشه؛ چه واسه امنیت هسته‌ای، چه پیشرفت کامپیوترهای کوانتومی!
منبع: +
