Космические лучи на страже жизни: ученые создали подземный GPS с помощью мюонов

Ученые из Токийского университета разработали новую систему навигации, которая использует мюоны - субатомные частицы, возникающие при столкновении космических лучей с атмосферой Земли. Система может помочь в мониторинге вулканов и поиске людей, попавших под завалы.

Космические лучи - это высокоэнергетические частицы, исходящие от Солнца, сверхновых звезд и других источников за пределами нашей галактики. При входе в атмосферу Земли они разбиваются на потоки вторичных частиц, среди которых мюоны. Мюоны похожи на электроны, но в 207 раз тяжелее и способны проникать сквозь твердые тела. Чем плотнее материал, тем больше мюонов он поглощает.

Система навигации, названная muometric wireless navigation system (MuWNS), состоит из четырех детекторов на поверхности и одного детектора под землей. Детекторы регистрируют прохождение мюонов и определяют относительное положение подземного детектора по времени и направлению частиц. Для синхронизации детекторов используются высокоточные кварцевые часы.

Ученые провели эксперимент в Токийском университете и продемонстрировали, что система может точно определить положение человека, который ходил по подземному коридору с детектором в рюкзаке.

Система может быть использована для мониторинга изменений на дне океана или внутри вулканов, а также для поиска людей, зажатых под обломками после землетрясений или обрушений. Кроме того, ученые утверждают, что систему можно миниатюризировать и встроить в смартфоны или другие устройства.

Дополнительная информация: Хироюки К.М. Танака и др., Первая навигация с помощью беспроводной мюометрической навигационной системы (MuWNS) в помещениях и под землей, iScience (2023). DOI: 10.1016/j.isci.2023.107000 .