11 августа 2021

Канада начала испытания новых применений детектора темной материи ALARM на основе жидкого аргона

Atomic-Energy.ru
NASA Композитное изображение темной материи, галактик и горячего газа в ядре сливающегося скопления галактик Abell 520 с использованием снимков, сделанных космическими телескопами "Хаббл" и "Канада-Франция-Гавайи" NASA

Прототип детектора, основанный на системе, первоначально разработанной для обнаружения присутствия темной материи, скоро пройдет испытания в Канадской ядерной лаборатории (CNL). Система ALARM на основе жидкого аргона предлагает значительные улучшения в обнаружении нейтронного и гамма-излучения по сравнению с существующими технологиями и потенциально может быть использована для предотвращения незаконного перемещения ядерных материалов через международные границы.

Данный проект CNL был поддержан Федеральным планом работы в области ядерной науки и технологий компании Atomic Energy of Canada Ltd., который использует опыт и знания научно-технического комплекса Лабораторий Chalk River для содействия достижению целей канадского правительства в области здравоохранения, науки, инноваций и изменения климата. В рамках этого плана с 2016 года CNL занимается разработкой прорывных технологий в области нераспространения и борьбы с ядерным терроризмом.

Детектор ALARM (A Liquid Argon Radiation Monitor) основан на детекторе DEAP-3600, разработанном в рамках международного сотрудничества DEAP Collaboration, которое работает над прямым наблюдением и идентификацией компонента темной материи Вселенной. Считается, что темная материя составляет около 25% Вселенной, но ее существование до сих пор предполагалось по ее гравитационному воздействию на звезды и галактики. DEAP-3600 расположен более чем в двух километрах под землей в подземной лаборатории SNOLAB в Садбери, Онтарио, чтобы защитить сверхчувствительный детектор от космических лучей и мюонов, которые могут снизить его эффективность.

В DEAP-3600 используется ультрапрозрачный акриловый сосуд, заполненный более чем 3 тоннами жидкого аргона, поддерживаемого при очень низкой температуре – около минус 186°C. Аргон испускает интенсивную вспышку ультрафиолетового света при взаимодействии с нейтроном или другим ионизирующим излучением. Эндрю Эрландсон, прикладной физик из CNL, сказал, что DEAP является одним из самых чувствительных нейтронных детекторов на Земле. 

"Хотя DEAP не ищет нейтроны как таковые, они фактически заложили все основы для демонстрации эффективности жидкого аргона в качестве среды обнаружения радиации", - сказал он.

Жидкий аргон - или LAr - может одновременно обнаруживать гамма- и нейтронное излучение с высокой точностью и потенциально может предложить значительные улучшения по сравнению с существующими технологиями обнаружения нейтронов, говорят в CNL. Детекторы на основе жидкого аргона легко масштабируются до различных размеров от килограммов до тонн и могут быть адаптированы к конкретным приложениям.

По словам Олега Камаева, руководителя отдела моделирования и измерений секции передовых радиационных технологий отделения прикладной физики CNL, технология, используемая DEAP, является сильным кандидатом для обнаружения ядерных материалов в системах пограничной безопасности. Этот совместный проект объединяет две канадские команды "большой науки" в SNOLAB и CNL, добавил он. 

"Мы полны оптимизма, что этот новый прототип LAr приведет к дальнейшим разработкам в области пассивных методов обнаружения, которые могут быть развернуты в канадских радиационных детекторах на пунктах въезда, что в конечном итоге внесет свой вклад в глобальную безопасность", - отметил Олег Камаев.

Новый детектор ALARM находится на завершающей стадии сборки, его ввод в эксплуатацию ожидается в этом году.