Мюонные сканеры приспособили для наблюдений за подводными тоннелями

МОСКВА, 16 сентября. /ТАСС/. Китайские физики разработали подход, позволяющий отслеживать перемены в состоянии подводных тоннелей и наблюдать за накоплением ила и других отложений на поверхности этих сооружений. Работа этой методики была успешно проверена на одном из городских тоннелей в Шанхае, сообщила пресс-служба Американского физического института (AIP).

"Для работы этого подхода не нужны сложные инструменты и математические модели - он работает и при небольшом количестве входных данных, что было подтверждено в рамках нашего исследования. Также его можно применять для отслеживания появления потенциально опасных подводных пустот и полостей, возникающих, в частности, при прорыве труб. Порождаемые ими потоки воды размывают грунт под тоннелями, что создает угрозу их обвала", - заявил доцент Шанхайского университета Цзяотун (Китай) Сюй Цзиньсян, чьи слова приводит пресс-служба AIP.

Ученые, изучавшие в прошлом свойства мюонов при помощи ускорителей частиц и детекторов космических частиц, заинтересовались тем, можно ли применять подобные устройства и для наблюдений за состоянием подводных тоннелей, играющих важную роль в жизни Шанхая и многих других мегаполисов. Для инспекции состояния их подводной части работа подобных сооружений периодически останавливается, что наносит существенные убытки городам и вызывает массу неудобств для жителей и сотрудников городских служб.

Руководствуясь подобными соображениями, ученые установили несколько датчиков мюонов на территории подводного тоннеля в Шанхае, проходящего под руслом реки Хуанпу, и проследили за тем, как меняется фиксируемый ими сигнал в зависимости от толщины слоя речных наносов и других отложений на верхней части тоннеля. Для ведения постоянных наблюдений такого рода исследователи подготовили микрокомпьютер, который отслеживал вспышки света, порождаемые в датчиках при прохождении через них мюонов космического происхождения.

Эти замеры показали, что плотные слои ила, глины и других речных отложений заметно снижают интенсивность потока мюонов, что позволяет использовать мюонные сканеры для очень точного замера толщины и отслеживания других важных характеристик этих наносов, влияющих на стабильность и прочность спрятанных под ними тоннелей. Для получения этих данных не требуется большое число мюонных сканеров и длительные наблюдения, что сделает мюонный мониторинг подводных сооружений дешевой и доступной практикой, подытожили физики.

О мюонных сканерах

Каждую секунду в верхних слоях атмосферы Земли образуются миллионы мюонов, заряженных частиц, которые возникают в результате столкновения космических лучей с молекулами газов в воздухе. Эти частицы движутся с околосветовой скоростью, что позволяет им проникать на десятки и сотни метров вглубь поверхности планеты. В результате каждый квадратный метр поверхности планеты поглощает каждую секунду около 10 тыс. этих частиц.

Этой особенностью мюонов в последние 10 лет начали активно пользоваться археологи и представители других наук. Как оказалось, детекторы этих частиц можно использовать для создания своеобразных трехмерных сканеров, способных искать пустоты и скрытые помещения в памятниках архитектуры древности. В частности, такие поиски сейчас ведут сразу несколько коллективов физиков и археологов, изучающих пирамиды и гробницы древних фараонов.