تشخیص حرکات زیر زمین با نخستین جی پی اس پرتوی کیهانی جهان
ما دیجیتال: به گزارش ما دیجیتال، گروهی از دانشمندان با موفقیت نخستین جی پی اس پرتوی کیهانی جهان را برای تشخیص حرکت زیرزمینی و آتشفشان ها به نمایش گذاشتند که به صورت بالقوه می تواند در مأموریت های جستجو و نجات آینده کمک کننده باشد.
به گزارش ما دیجیتال به نقل از ایسنا و به نقل از آی ای، پرتوهای کیهانی ذراتی پرانرژی هستند که از فضای بیرونی از منابعی مانند خورشید، کهکشان های دوردست، ابرنواخترها و دیگر اجرام آسمانی منشاء می گیرند.
باآنکه ما نمی توانیم مستقیماً پرتوهای کیهانی را ببینیم یا احساس نماییم، اما آنها دائماً زمین را از فضا بمباران می کنند.
در واقع، این ذرات به قدری فراوان هستند که دانشمندان تخمین می زنند هر دقیقه یک پرتوی کیهانی به یک سانتی متر مربع از سطح زمین برخورد می کند!
دانشمندان این پرتوهای کیهانی را مطالعه می کنند تا در مورد جهان و نحوه تعامل ذرات پرانرژی بیاموزند.
با این وجود، حالا دانشمندان از پرتوهای کیهانی برای ابداع یک سیستم موقعیت یاب جهانی(GPS) برای ردیابی حرکات زیرزمینی بهره برده اند. این سیستم پیشگامانه می تواند دنیای واکنش به فجایع و بلایا را متحول کند.
این گروه پژوهشی به سرپرستی پروفسور هیرویوکی تاناکا از دانشگاه توکیو، یک سیستم ناوبری میومتریک بی سیم یا MuWNS را که یک تکنیک ناوبری بی سیم جدید است، توسعه داده اند.
استفاده از تشخیص میون برای توسعه سیستم های موقعیت یابی
هنگامی که پرتوهای کیهانی وارد جو زمین می شوند، با اتم ها و مولکول های موجود در هوا برخورد می کنند و بارانی از ذرات ثانویه به نام میون(muon) تولید می کنند. میون ها ذرات زیراتمی بنیادی مانند الکترون هستند، اما وزن شان ۲۰۷ برابر بیشتر از الکترون است.
میون ها می توانند به اجسام جامد نفوذ و از آنها عبور کنند و میزان نفوذ آن به چگالی ماده بستگی دارد. بعنوان مثال، سنگ ها و ساختمان ها به علت چگالی زیاد، میون های زیادی را جذب می کنند.
در مقابل، جی پی اس(GPS) که متکی به امواج رادیویی است، در ارتفاعات بالاتر ضعیف تر است و به سادگی پراکنده می شود. این امر تشخیص حرکت زیرزمینی با استفاده از سیگنال های جی پی اس را دشوار می کند.
تاناکا و گروهش از این خاصیت پرتوهای کیهانی برای نقشه برداری از فضای داخلی مکانهای غیرقابل دسترس مانند آتشفشان ها، هسته راکتورهای هسته ای و اهرام مصر استفاده کردند.
MuWNS چگونه کار می کند؟
تاناکا و همکارانش یک نسخه پیشین از MuWNS را به نام سیستم موقعیت یابی میومتریک(muPS) ساخته بودند. از muPS برای تشخیص تغییرات کف دریا با استفاده از میون استفاده شد که شامل چهار ایستگاه مرجع در سطح اقیانوس و یک ایستگاه گیرنده در کف اقیانوس بود.
حالا سیستم MuWNS شامل قرار دادن آشکارسازهای مرجع روی سطح و یک آشکارساز گیرنده در زیر زمین برای تشخیص عبور میون ها است.
این سیستم با تحلیل و بررسی زمان و جهت میون ها، موقعیت نسبی آشکارساز گیرنده در زیر زمین را در ارتباط با آشکارسازهای مرجع روی سطح به شکل یک مثلث ردیابی می کند.
آشکارسازهای مرجع و گیرنده با استفاده از ساعتهای کوارتز با دقت بالا برای پیشگیری از اختلاف زمان و اطمینان از دقت در موقعیت یابی هماهنگ می شوند.
هنگامی که تمام داده ها جمع آوری شد، برای بازسازی مسیرهای میون ها برای ایجاد یک مدل یا نقشه از منطقه زیرزمینی استفاده می شود. این نقشه می تواند اطلاعات ضروری، مانند ترکیب و چگالی موادی را که میون با آنها مواجه می شود، فراهم آورد، ازاین رو امکان تجسم ساختارهای زیرزمینی و خصوصیت های جغرافیایی را فراهم می آورد.
این گروه سیستم MuWNS خویش را با قرار دادن آشکارساز گیرنده در زیرزمین یک ساختمان و قرار دادن چهار آشکارساز مرجع در طبقه ششم همان ساختمان آزمایش کردند.
پژوهشگران مسیر ناوبر زیرزمینی را با غربالگری پرتوهای کیهانی دریافت شده توسط آشکارسازها و گیرنده ها با موفقیت بازسازی کردند.
ازاین رو این گروه نخستین جی پی اس پرتوی کیهانی را به نمایش گذاشت که می تواند در مأموریت های جستجو و نجات آینده کمک کننده باشد و همینطور برای نظارت بر آتشفشان ها استفاده گردد.
گام بعدی آنها ساده سازی MuWNS برای گنجاندن آن در تلفن های هوشمند است.
پروفسور تاناکا می گوید: اندازه آشکارساز گیرنده در مقیاس یک تراشه خواهد شد. ما به همگام سازی دقیق زمان نیاز نداریم، ازاین رو ساعت اتمی دیگر مورد نیاز نیست و اساسا میتوان این سیستم را در تلفن های هوشمند قرار داد.
یافته های این مطالعه در مجله iScience انتشار یافته است.
منبع: ما دیجیتال
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب