Dugót keresnek a vulkánban

A kozmikus részecskéket képalkotásra használó müográfiai eszközöket fejlesztő kutatási program indult a Wigner Fizikai Kutatóközpontban. A müonok segítségével vulkánok működését, cunamik terjedését próbálják előre jelezni.

2022. 02. 11. 10:18
Japan Travel / Mt. Sakurajima
Japan Travel / Mt. Sakurajima Fotó: TAKASHI OZAKI
Vélemény hírlevélJobban mondva- heti vélemény hírlevél - ahol a hét kiemelt témáihoz füzött személyes gondolatok összeérnek, részletek itt.

Alig több mint egy évtizede kapott nevet az igen gyorsan fejlődő müográfia, ez az igen összetett tudományterület, amely nagyenergiás, illetve részecskefizikai mérőeszközöket használ földtudományi, geofizikai és mérnöki területeken. A müográfia a kozmikus eredetű részecskék közül a müonokat alkalmazza, amelyek nagyon nagy áthatolóképességüknek köszönhetően sokkal több anyagon átjutnak, mint a röntgen- vagy bármelyik radioaktív sugárzás.

– A világűrben a kozmikus részecskék elsősorban hidrogén- és hélium­atommagok, ezekből keletkeznek a müonok a magas légkör atommagjai­val való kölcsönhatások során. Azaz a müonok csak a légkörrel rendelkező bolygók felszínén mutathatók ki, amilyen a Földünk is. A müon jól ismert részecske, az elektron nagytestvére. Mivel tömege az elektronénak kétszázszorosa, egy elektronra és két neutrínóra tud bomlani. Érdekesség, hogy a müonok kétmilliomod másodperc alatt elbomlanak, ennyi idő alatt fénysebességgel sem érhetnének le a Föld felszínére. Viszont a relativitáselmélet jóslatának megfelelően éppen a gyorsaságuk miatt számukra lassabban telik az idő. Emiatt jut idejük arra, hogy mégis leérjenek a felszínre

– magyarázta a müográfia lényegét Varga Dezső, a Wigner Fizikai Kutatóközpont (Wigner FK) Innovatív Detektorfejlesztő Kutatócsoport vezetője.

A müonok segítségével nagy anyagmennyiség is átvilágítható, olyan is, amelyik egyéb módszerrel nem. A vulkánok belseje például rendkívül nehezen vizsgálható, a müográfia segítségével azonban a vulkáni kúp felső részének belsejébe pillanthatunk. A világ jelenleg legnagyobb müográfiai berendezése a japán Sakurajima vulkánt figyeli. A japán–magyar együttműködéssel létrejött Sakurajima Muography Observatory teljes egészében a Wigner FK-ban fejlesztett detektortechnológiát használja. Az obszervatórium a ma is aktív vulkán kúpjának felső néhány száz méteréről ad információt, a mélyben lévő magmakamrát sajnos nem látja. A vulkanológusok számára a magmadugó azonosítása a leghasznosabb. Ha a vulkáni törmelék és hamu eltömíti a kürtőt, akkor a magma nyomása nagyon megnőhet, és ez robbanásszerű kitöréshez vezet. Müográfiával azonosítható, hogy kialakulóban van-e egy ilyen dugó vagy csak visszahúzódott a magma. Varga Dezső szerint a hosszú távú cél a kitörések gyakoriságának vagy típusának az előrejelzése.

A Wigner FK-ban most kezdődő program részecskefizikai detektorok kutatásával és fejlesztésével foglalkozik az Innovatív Detektorfejlesztő Lendület Kutatócsoport vezetésével. A csoport által korábban kifejlesztett részecske-nyomkövetőkből épített hordozható müográfot sikeresen használták több hazai és külföldi, természetes és mesterséges föld alatti szerkezet (barlangok, illetve bányaüregek, érctestek) kimutatására is.

– A müográfia segítségével feltárás vagy fúrás nélkül kaphatunk információt a céltárgy belsejéről, vagy adott esetben drasztikusan csökkenthető a szükséges, igen drága kutatófúrások száma

– mutatott rá Hamar Gergő, a Wigner FK részecskefizikusa.

A kutatók szerint a müográfia új módszereivel hatékonyabban lehet olyan katasztrófahelyzetekre reagálni, mint például egy szökőár, feltárhatók az elöregedett mérnöki és bányászati infrastruktúrák veszélyforrásai, versenyképesebbé válnak a bányászati beruházások. Szökőár megfigyelése kivételes esetben lehetséges, de a Tokiói-öbölben ehhez minden adott: az öböl alatti, több mint kilenc kilométer hosszú alagútban, a Tokió Egyetem által vezetett kollaboráció mérőberendezést telepített. Ha a szökőárhullám fejlődése, iránya pontosan ismert az alagút vonalában, van idő a megfelelő árhullámkapuk bezárására. Varga Dezső szerint nehéz más olyan módszert találni, ami ezen a téren a müográfiai mérés egyszerűségét és precizitását eléri.

Müondetektor segítségével a régi, rekultiválás alatt álló bánya akár éveken át monitorozható, hogy egy táró beom­lik-e és hol. Egy új vagy újranyitandó bányánál pedig akár az érctest is kutatható vagy a táró kialakítására alkalmas alapkőzet elhelyezkedése kereshető meg. A müográfia ebben az esetben más módszereket kiegészítő lehetőség: bányászati alkalmazásnál a rendkívül költséges kutatófúrások száma csökkenthető az eljárással.

Borítókép: A világ legnagyobb müográfiai berendezése a jelenleg is aktív japán Sakurajima vulkánt figyeli (Fotó: Europress/AFP)

A téma legfrissebb hírei

Tovább az összes cikkhez chevron-right

Ne maradjon le a Magyar Nemzet legjobb írásairól, olvassa őket minden nap!

Címoldalról ajánljuk

Tovább az összes cikkhez chevron-right

Portfóliónk minőségi tartalmat jelent minden olvasó számára. Egyedülálló elérést, országos lefedettséget és változatos megjelenési lehetőséget biztosít. Folyamatosan keressük az új irányokat és fejlődési lehetőségeket. Ez jövőnk záloga.