Um feixe controlado de múons acaba de revelar a silhueta de um objeto de chumbo depois de atravessar uma espessa proteção de concreto.
Os múons são partículas semelhantes aos elétrons, mas cerca de 200 vezes mais pesadas. Por isso, atravessam com muito mais facilidade a rocha, o metal ou o concreto. Múons naturais nascem constantemente quando raios cósmicos atingem a alta atmosfera. Sua passagem pode ser usada para observar o interior de objetos que os raios X atravessam com dificuldade.
Esquema do dispositivo experimental usado para produzir e medir o feixe de múons. T32 e SiRO, fixados a 12 m do alvo, servem para controlar e caracterizar o feixe. O detector móvel μ36 é deslocado para diferentes distâncias e posições a fim de medir seu perfil e produzir as imagens. O objeto de chumbo usado na muografia não está representado neste esquema.
Essa técnica, chamada muografia, já funciona com múons vindos do céu. Seu principal problema é a pequena quantidade dessas partículas. Às vezes, é preciso acumular medições durante muito tempo para obter uma imagem utilizável. Produzir essas partículas sob demanda poderia, portanto, acelerar bastante as observações.
Os pesquisadores usaram um laser muito potente para acelerar elétrons em um gás. Em seguida, esses elétrons atingiram um alvo sólido e geraram uma radiação muito energética. Por fim, essa radiação produziu pares de múons. A colisão também produzia muitos fótons gama e nêutrons parasitas, cujo sinal precisava ser fortemente atenuado.
A equipe instalou várias camadas de materiais absorventes e, depois, uma parede de concreto com 2 m de espessura. Os múons mais energéticos continuaram seu trajeto. Um detector móvel, deslocado até 42 m da fonte, mediu então o feixe. Ele registrou, em particular, sua passagem atrás de um empilhamento de tijolos de chumbo.
A imagem obtida ainda é simples, mas a forma e a posição do empilhamento são reconhecíveis. As simulações mostram que o sinal usado para formar a imagem era dominado pelos múons. Sua energia chegava a alguns bilhões de elétron-volts, o suficiente para atravessar a espessa proteção colocada em seu caminho.
O interesse de um feixe desse tipo está principalmente no controle que ele oferece. Com os múons cósmicos, é preciso esperar que a natureza forneça as partículas. Uma fonte artificial pode funcionar sob demanda.
O dispositivo funciona, portanto, como um sistema dividido em duas partes: uma fonte de múons de um lado e um detector do outro. O objeto a ser examinado deve ficar entre os dois, para que os múons o atravessem antes de serem medidos. Essa configuração poderia ser usada para sondar o interior de estruturas espessas, como edifícios, obras de concreto ou algumas formações rochosas.
No entanto, o método ainda está longe de ser um aparelho pronto para uso. A imagem obtida ainda tem resolução limitada, e a instalação a laser utilizada é imponente. São necessários avanços na produção de múons e nos detectores antes que seja possível examinar objetos mais detalhados.
O trabalho está atualmente disponível na forma de pré-publicação no arXiv. Portanto, ainda não passou pelo processo completo de avaliação de uma revista científica. Os próximos experimentos deverão mostrar principalmente se essa fonte pode fornecer mais múons e, ao mesmo tempo, permanecer suficientemente estável para medições repetidas.