В поисках радиации: Портативный улавливатель
Обнаружить радиоактивное излучение — не фокус, достаточно купить счетчик Гейгера. Такие счетчики содержат заполненную газом камеру, стенки которой служат электродами конденсатора, а газ — изолятором. Если влетающая в камеру частица радиации несет достаточно энергии, она ионизирует частицу газа, позволяя небольшому заряду пробежать между электродами. Так мы и узнаем о радиации.
Намного более сложен следующий этап — определить, какие именно частицы вызвали сдвиг стрелки или тревожное негромкое пиканье. Это тоже вполне доступно, правда, соответствующие детекторы уже нетранспортабельны — они работают на проектах масштаба синхротронов и других ускорителей частиц.
Ситуация может измениться с реализацией европейского проекта СОСАЕ — на днях ядерщики из Греции обнародовали соответствующие планы по созданию портативного инструмента для распознавания свойств частиц ионизирующего излучения и, как результат, выявления его источника.
Как и в традиционных датчиках, задача прибора состоит в том, чтобы реконструировать траектории движения частиц в газовой камере, которая позволяет узнать и свойства исходной частицы. Для этого прибор планируется оснастить массивом из десяти кристаллов теллурида кадмия, опять же, уже использующихся в современных детекторах. Однако в СОСАЕ несколько меняется подход: кристаллы располагаются не плотно, а на расстоянии в 10 см друг от друга (сами они плоские, с поверхностью 4х4 см). Каждый кристалл в системе рассматривается как отдельный «пиксель», позволяя достаточно грубо реконструировать путь частицы от одного кристалла-«пикселя» к другому, через всю камеру.
Правда, не все так просто. В дело вступает и Комптоновское рассеяние рентгеновских или гамма-лучей: сталкиваясь с атомом, фотон излучения выбивает у него электрон и сам «рикошетит», меняя направление. В веществе подобное может происходить многократно, так что проследить движение фотона оказывается крайне непросто. Для этого создатели СОСАЕ намерены «научить» свой прибор оценивать направление и энергию свободных электронов, и на этой основе рассчитывать изначальную энергию гамма-фотона.
Никто не ожидает от этого процесса идеальной точности. В лучшем случае, он позволит установить область пространства, конус направления, из которого пришла частица. Но если повторить все несколько раз, то зона, в которых все конусы пересекутся, и будет нужным направлением — ожидается, с точностью до 10 градусов.
Пока что портативный детектор существует лишь в виде теоретической модели, хотя при «обкатке» на компьютере она и показала хорошую эффективность.
Читайте также о том, как детекторы нейтрино могут помочь в обнаружении тайных фабрик по производству ядерного оружия: «Нейтрино-шпионаж».
По публикации MIT Technology Review / The Physics arXiv Blog