أول نظام "GPS" في العالم يستخدم الأشعة الكونية

[إعلان 1]

يطور العلماء نظام تحديد المواقع العالمي الذي يمكنه تتبع الحركات تحت الأرض باستخدام الأشعة الكونية القوية.

رسم توضيحي للأشعة الكونية التي تضرب الأرض من الفضاء. الصورة: Shutterstock — رسم توضيحي للأشعة الكونية التي تضرب الأرض من الفضاء. الصورة: *Shutterstock*

الأشعة الكونية هي جزيئات عالية الطاقة تنشأ في الفضاء الخارجي، بما في ذلك مصادر مثل الشمس، والمجرات البعيدة، والمستعرات العظمى، والأجرام السماوية الأخرى. على الرغم من أن البشر لا يستطيعون رؤية أو الشعور بالأشعة الكونية بشكل مباشر، إلا أنها تتساقط باستمرار على الأرض من الفضاء الخارجي. في الواقع، إنها وفيرة للغاية لدرجة أن العلماء يقدرون أنه في كل دقيقة يصل شعاع كوني واحد إلى سنتيمتر مربع واحد من سطح الأرض.

استخدم فريق بحثي بقيادة البروفيسور هيرويوكي تاناكا من جامعة طوكيو الأشعة الكونية لتطوير نظام تحديد المواقع العالمي الذي يمكنه تتبع الحركات تحت الأرض، حسبما أفاد موقع Interesting Engineering في 18 يونيو. ونشر البحث الجديد في مجلة iScience.

عندما تدخل الأشعة الكونية الغلاف الجوي للأرض، فإنها تصطدم بالجزيئات والذرات الموجودة في الهواء، مما يؤدي إلى إنشاء جزيئات ثانوية تسمى الميونات. الميونات هي جسيمات دون ذرية أساسية تشبه الإلكترونات ولكنها أثقل منها بـ 207 مرات. يمكن للميونات أن تخترق المواد الصلبة، وتعتمد درجة الاختراق على كثافة الجسم. على سبيل المثال، تمتص الصخور والمباني عددًا كبيرًا من الميونات بسبب كثافتها العالية.

وفي الوقت نفسه، يعتمد نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) على الموجات الراديوية التقليدية، التي تكون في كثير من الأحيان أضعف على ارتفاعات أعلى وتكون عرضة للتشتت. وهذا يجعل من الصعب جدًا استخدامه لاكتشاف الحركة تحت الأرض.

استغل تاناكا وزملاؤه خصائص الأشعة الكونية لرسم خرائط للأماكن التي يصعب الوصول إليها مثل البراكين ونوى المفاعلات النووية والأهرامات. لقد قاموا بتطوير نظام تحديد المواقع اللاسلكي الجديد باستخدام الميونات التي تسمى MuWNS. يتضمن النظام أجهزة كشف مرجعية على السطح وكاشف استقبال تحت الأرض للكشف عن مسار الميون. من خلال تحليل توقيت واتجاه الميونات، يحدد MuWNS الموضع النسبي لكاشف الاستقبال تحت الأرض بالنسبة لكاشف المرجع على السطح.

وسوف تساعد جميع البيانات التي تم جمعها بعد ذلك في إعادة بناء مسارات الميونات لإنشاء نموذج أو خريطة للمنطقة تحت الأرض. يمكن أن توفر الخرائط معلومات قيمة، مثل تركيب وكثافة المواد التي تمر من خلالها الميونات، مما يسمح للخبراء بتصور الهياكل تحت الأرض والميزات الجغرافية.

قام الفريق باختبار نظام MuWNS الجديد من خلال إعطاء روبوت الاستقبال مكانًا في الطابق السفلي ووضع أربعة أجهزة كشف مرجعية في الطابق السادس من المبنى. ثم نجحوا في إعادة بناء مسار النفق من خلال غربلة الأشعة الكونية التي التقطتها أجهزة الكشف.

قام فريق من الخبراء باستعراض أول نظام تحديد المواقع العالمي المعتمد على الأشعة الكونية والذي يمكن أن يدعم مهام البحث والإنقاذ المستقبلية وعمليات مراقبة البراكين. وفي المرحلة التالية، يخططون لتحسين MuWNS حتى يمكن دمجه في الهواتف الذكية.

ثو ثاو (وفقًا للهندسة المثيرة للاهتمام )

[إعلان 2]
رابط المصدر