Учёные из Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL) в США создали новый мобильный мюонный детектор, который может серьёзно изменить подход к контролю отработавшего ядерного топлива и помочь в развитии квантовых технологий.
Мюоны — это элементарные частицы, позволяющие заглядывать внутрь плотных материалов без их разрушения. Их используют для томографии объектов, скрытых от традиционных методов визуализации. Однако работать с мюонами сложно: они живут всего микросекунды, поэтому фиксировать их движение и энергию крайне трудно.
Команда инженеров и физиков ORNL справилась с этой задачей, адаптировав технологию, изначально созданную для нейтронных детекторов Спалляционного источника нейтронов. Новый прибор способен одновременно регистрировать как энергию мюонов, так и углы их рассеяния. Ранее томографические установки обычно учитывали только один из этих параметров, что ограничивало качество изображения.
Благодаря новой схеме удаётся получать более чёткие картины плотных и экранированных объектов, включая контейнеры с ядерным топливом. Это открывает возможности для более безопасного хранения и контроля таких материалов. Кроме того, детектор поможет изучать, как космическое излучение влияет на кубиты — основу квантовых компьютеров . Эти данные могут стать ключом к улучшению коррекции ошибок и созданию более устойчивых квантовых процессоров.
Проект развивался несколько лет. Руководитель исследований, ядерный инженер Чжунхён Бэ, отметил, что ещё во время своей докторской работы пытался воплотить идею в жизнь, но столкнулся с трудностями. Решение пришло неожиданно: в музее науки и энергетики он обратил внимание на старый нейтронный детектор группы Якубы Диавара из ORNL. Именно его конструкция легла в основу новой разработки.
Диавара подчеркнул, что изначальный прибор создавался более десяти лет назад для нейтронных экспериментов, но «отдача от этого вложения превысила все ожидания», так как на его базе удалось создать технологию, работающую и в других областях физики.
Создание мюонного детектора стало результатом тесного сотрудничества двух подразделений лаборатории — Neutron Sciences и Fusion and Fission Energy and Sciences. В этом году устройство будет установлено на новом объекте ORNL для проведения реальных измерений.
Научное сообщество связывает с этой технологией большие надежды. Она может не только повысить уровень ядерной безопасности , но и дать толчок квантовым вычислениям, где устойчивость аппаратной базы до сих пор остаётся одной из главных проблем.