- Los haces de muones artificiales pueden penetrar materiales densos, proporcionando inspección no destructiva.
- La tecnología impulsada por láser puede generar flujos de partículas controlados bajo demanda, acelerando la velocidad de imagen.
- El tiempo de escaneo se reduce de 半年 a 幾分鐘, mejorando la practicidad.
- La tecnología puede aplicarse a la inspección de puentes y a la predicción de actividad volcánica.
La visión de rayos X de Superman no es tan superpoderosa. Los rayos X son adecuados para ver a través de objetos delgados o escaneos médicos, pero las gruesas paredes de hormigón y las densas barreras de plomo bloquean por completo los rayos X. Los físicos ya han encontrado la solución: utilizar partículas muón (muons), que se generan mediante potentes láseres y pueden penetrar fácilmente los materiales densos que bloquean los rayos X. Un equipo de investigación de Romania, en la instalación de Infraestructura de Luz Extrema - Nuclear Physics (ELI-NP), liderado por Mădălina Dobre, ha logrado por primera vez imaginar un objeto utilizando un haz de muones artificiales impulsado por láser.
Los haces de muones artificiales poseen características ajustables, lo que resulta de gran utilidad práctica para escanear objetos densos que bloquean otras técnicas de imagen.
La tecnología de escaneo de próxima generación, basada en muones cósmicos que se forman naturalmente, puede atravesar la atmósfera superior de la Tierra y penetrar en estructuras sólidas, logrando así una imagen interna oculta no destructiva. Anteriormente, la «tecnología de imagen de muones» ya ha revelado estructuras internas ocultas, como la cámara secreta descubierta en 2023 年 dentro de la Gran Pirámide de Giza. Sin embargo, el tiempo de escaneo sigue siendo imprácticamente lento, porque las partículas cósmicas que llegan de forma natural lo hacen a una velocidad extremadamente baja. Las instalaciones actuales utilizan aceleradores de partículas convencionales para producir haces de baja energía, mientras que los muones de alta energía requieren la interacción de electrones acelerados por campos impulsados por láser con objetivos sólidos.
Tecnología de imagen revolucionaria
Los investigadores del Instituto Nacional Horia Hulubei de Romania han resuelto el desafío de la velocidad, generando por primera vez imágenes con un haz de muones artificiales. Su tecnología impulsada por láser puede producir flujos de partículas controlados bajo demanda, abriendo la puerta a una imagen práctica rápida y fiable.
El equipo de Dobre utilizó el láser de alta potencia de la instalación ELI-NP de Romania para producir la primera imagen dominada por muones artificiales impulsados por láser. El láser acelera electrones a través de un gas, los dirige hacia un objetivo sólido, creando pulsos de luz que generan pares de muones. Tras filtrar las partículas innecesarias mediante plástico, cera y una pared de hormigón de 2 米 de espesor, un detector situado en un camión registró la sombra de una pila de ladrillos de plomo. Al comparar estas mediciones con simulaciones por computadora, se confirmó que aproximadamente el 90% de las partículas de alta energía detectadas son muones consistentes con el modelo de origen.
«Al comparar los datos con simulaciones Monte Carlo, confirmamos que el perfil del haz medido y la imagen del objeto coinciden con muones artificiales de unos pocos GeV. Según nuestro conocimiento, esto representa la primera demostración de imagen dominada por muones artificiales impulsados por láser», escribió el equipo en su artículo de preprint.
El tiempo de escaneo se reduce drásticamente
Las imágenes preliminares de escaneo profundo a demanda de la instalación aún no son nítidas. Presentan grano, baja resolución, más parecidas a sombras rugosas que a escaneos de alta definición. Sin embargo, la prueba de concepto lo cambia todo. La imagen de muones cósmicos naturales produce aproximadamente 1 個 muón por centímetro cuadrado por segundo, mientras que los pulsos impulsados por láser pueden generar 數百萬個 partículas en un instante, reduciendo drásticamente el tiempo de escaneo. La generación a demanda de haces concentrados de muones reducirá el tiempo de escaneo de 半年 a 幾分鐘. Las versiones futuras podrían permitir a los ingenieros escanear puentes envejecidos, ayudar a los geólogos a mapear yacimientos subterráneos y permitir a los inspectores fronterizos detectar materiales nucleares fuertemente blindados ocultos en el interior de contenedores.
Los vulcanólogos también podrán emplear esta tecnología para cartografiar cámaras magmáticas y tubos de lava internos, ayudando a predecir erupciones.
Potencial de aplicación de la tecnología de muones impulsada por láser
El uso de la tecnología de haces de muones impulsada por láser aporta un avance revolucionario a la inspección de materiales, especialmente en la imagen no destructiva. Esta tecnología no solo permite generar rápidamente flujos de partículas de alta energía, sino que también reduce significativamente el tiempo de escaneo, mejorando así la eficiencia de la inspección. En el futuro, el alcance de aplicación de esta tecnología se ampliará a la inspección de seguridad de puentes, la exploración de recursos subterráneos y la monitorización de la actividad volcánica, entre otros ámbitos, lo que tiene una gran importancia para la salvaguardia de la seguridad pública y la gestión de recursos.