Atomaltı Parçacıklar Volkanların Gizli Sırlarını Ortaya Çıkarıyor

Müonlar her yerdeler. Sizden habersiz, her saniye birkaç yüz tanesi kafanıza çarpıyor.

Kozmik ışınlar Dünya atmosferine girdiğinde oluşan bu atomaltı parçacıklar zararsızdır ve hızla daha hafif parçacık kümelerine bozunurlar.

Parçacıklar, X-ışınlarının yaptığı gibi nesnelere nüfuz ederek, Mısır'ın Büyük Piramidinde gizli bir odayı ortaya çıkarmak için müonları kullanan bilim insanlarına yardımcı oluyor.

Proceedings of the Royal Society'de geçen hafta yayınlanan bir makaleye göre, araştırmacılar ayrıca, bir gün tehlikeli patlamaları tahmin etmeye yardımcı olabilecek volkanların iç yapısını haritalamak için hayalet müonlar kullanıyor.

Şili'deki Atacama Üniversitesi'nde jeofizikçi ve çalışmanın baş yazarı Giovanni Leone'ye göre araştırmacılar bu haritaları oluşturmak için parçacıkların mağaralardan, odalardan ve volkanlardaki kayalık geçitlerden akan magmadan ne kadar verimli geçtiğini ölçer ve ardından bu bilgiyi jeolojik planlar geliştirmek için kullanır.

Leone, The New York Times'a verdiği demeçte, muografi olarak bilinen tekniğin bir gün "magma için nihai tespit sistemi" olabileceğini ve yöntemin bir patlamadan önce olabilecek magma hareketlerini izlemeyi mümkün kıldığını da sözlerine ekledi.

Müonlar şişman, hızlı elektronlar gibidir: Negatif bir yükleri vardır, ancak elektronlardan 207 kat daha ağırdırlar ve neredeyse ışık hızında hareket ederler. Bu ağırlık ve hız, parçacıkların volkanik kaya gibi yoğun malzemelere nüfuz etmesine izin verir. Nesne ne kadar kalınsa, müonlar o kadar hızlı momentum kaybeder ve bozunur.

Birçok müon bir yanardağa çarpabilir ve içinden geçebilir. Ancak yanardağ yeterince yoğunsa, mesela bir geçit magma ile doluysa bir müon onu yanardağın diğer tarafından çıkaramaz.

Bilim insanları, yolculuktan hangi müonların kurtulduğunu tespit etmek için bir yanardağın yan taraflarına muon dedektörleri kurdular. Bu dedektörler, yanardağın içinden geçerken çürümeyen müonları yakalayarak ve müonların bozulmadan hayatta kalamadığı boşlukları not ederek yanardağın içinin ayrıntılı bir görüntüsünü oluştururlar.

Bazı araştırmacılar bu haritalamayı havadan, muon dedektörlerini helikopterlerin içine yerleştirerek ve yanardağın yanlarından yakın uçarak da yapabiliyorlar.

Bunu tıpkı bacağınızın röntgenini çektirmek gibi düşünün. Röntgen sırasında radyasyon bacağınızdan geçer ve kamera tarafından yakalanır. Radyasyon engellenmeden geçerse görüntü siyah görünür.

Ancak bacak kemikleriniz geçerken X ışınlarının bir kısmını emdiği için kameraya daha az radyasyon gelir, bu da kemiklerinizin görüntüde daha açık görünmesine neden olur.

Volkanik muografide de bilim insanları aynı karşıtlığı ararlar. Bir yere takılmadan yanardağın içinden geçen müonlar, müon dedektörü üzerinde koyu gölgeler oluşturur. Ancak müonlar yanardağın yoğun kısımlarına çarptığında ve daha hızlı bozunduğunda, daha hafif silüetler bırakırlar. Kısacası, nesne ne kadar kalınsa, siluet o kadar zayıf olur. Ayrıca, bir yanardağı çevreleyen müon dedektörleri ne kadar fazlaysa görüntü o kadar net olur.

Glasgow Üniversitesi'nde bir muografi araştırmacısı olan David Mahon'a göre, bir dedektör 2 boyutlu bir görüntü veriyor ancak "Nesnenin etrafına yerleştirilmiş birden fazla dedektör kullanarak kaba bir 3D görüntü oluşturmak mümkün."

Araştırmacılar, Japonya'daki Sakurajima ve Asama Dağı yanardağlarının ve İtalya'daki Vezüv yanardağının içini haritalandırmak için muografiyi kullandılar.

Araştırmacılar, volkanik iç kısımları haritalamalarının ötesinde, patlamaya hazır olan volkanların içindeki magma rezervuarlarını tespit etmek ve gerçek zamanlı olarak magma hareketini izlemek için muografinin kullanılabileceğini öne sürüyor.

Patlamalardan önce genellikle volkanın zirvesine doğru yükselen magma gelir. Bu zirve alanındaki magma akışını tespit etmek için müonları kullanmak, bilim adamlarının yaklaşmakta olan patlamaları tespit etmelerine yardımcı olabilir ve insanların bir patlamadan önce güvenli bir şekilde tahliye edilmesini sağlayabilir.