أول نظام "GPS" في العالم يستخدم الأشعة الكونية

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

صورة توضيحية للأشعة الكونية التي تضرب الأرض من الفضاء. الصورة: Shutterstock

الأشعة الكونية جسيمات عالية الطاقة تنشأ في الفضاء الخارجي، بما في ذلك مصادر كالشمس والمجرات البعيدة والمستعرات العظمى والأجرام السماوية الأخرى. مع أن البشر لا يستطيعون رؤية الأشعة الكونية أو الشعور بها مباشرةً، إلا أنها تقصف الأرض باستمرار من الفضاء الخارجي. في الواقع، هي وفيرة لدرجة أن العلماء يقدرون أن شعاعًا كونيًا واحدًا يضرب سنتيمترًا مربعًا واحدًا من سطح الأرض كل دقيقة.

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. ونُشر البحث الجديد في مجلة iScience.

عندما تدخل الأشعة الكونية الغلاف الجوي للأرض، فإنها تصطدم بالجزيئات والذرات في الهواء، مُكوّنةً جسيمات ثانوية تُسمى الميونات. الميونات هي جسيمات دون ذرية أساسية تُشبه الإلكترونات، لكنها أثقل منها بـ 207 مرات. تستطيع الميونات اختراق الأجسام الصلبة، حسب كثافتها. على سبيل المثال، تمتص الصخور والمباني العديد من الميونات نظرًا لكثافتها العالية.

وفي الوقت نفسه، يعتمد نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) على الموجات الراديوية التقليدية، التي تكون أضعف على ارتفاعات أعلى وتكون عرضة للتشتت، مما يجعل من الصعب استخدامها للكشف عن الحركة تحت الأرض.

استغل تاناكا وزملاؤه خصائص الأشعة الكونية لرسم خرائط لأماكن يصعب الوصول إليها، مثل البراكين ونوى المفاعلات النووية والأهرامات. وطوّروا نظامًا جديدًا لتحديد المواقع لاسلكيًا باستخدام الميونات يُسمى MuWNS. يتكون النظام من كواشف مرجعية على السطح وكاشف استقبال تحت الأرض لرصد مسار الميونات. من خلال تحليل توقيت واتجاه الميونات، يُحدد MuWNS موقع الكاشف المستقبل تحت الأرض بالنسبة للكاشف المرجعي على السطح.

تُستخدم جميع البيانات المُجمعة لإعادة بناء مسارات الميونات، وذلك لإنشاء نموذج أو خريطة للمنطقة الجوفية. تُوفر هذه الخريطة معلومات قيّمة، مثل تركيب وكثافة المواد التي تمر عبرها الميونات، مما يُمكّن الخبراء من تصوّر الهياكل والخصائص الجيولوجية تحت الأرض.

اختبر الفريق نظام MuWNS الجديد بوضع روبوت استقبال في قبو، وأربعة أجهزة استشعار مرجعية في الطابق السادس من أحد المباني. ثم نجحوا في إعادة بناء مسار الشخص في القبو من خلال فحص الأشعة الكونية التي التقطتها أجهزة الاستشعار.

استعرض الفريق أول نظام تحديد مواقع عالمي قائم على الأشعة الكونية، والذي قد يدعم مهام البحث والإنقاذ المستقبلية ومراقبة البراكين. ويعتزمون لاحقًا تحسين نظام MuWNS لدمجه في الهواتف الذكية.

ثو ثاو (وفقًا للهندسة المثيرة للاهتمام )

رابط المصدر: https://vnexpress.net/nhat-ban-dung-tia-vu-tru-theo-doi-chuyen-dong-trong-long-dat-4618863.html