2015 Hiroyuki KM Tanaka
El GPS es ahora una parte esencial de la vida cotidiana, ya que permite el posicionamiento, la navegación, el seguimiento, la cartografía y el cronometraje en diversas aplicaciones. Pero tiene algunos inconvenientes, sobre todo la incapacidad de atravesar edificios, rocas o agua. Es por eso que los investigadores japoneses han desarrollado un sistema alternativo de navegación por radio que se basa en rayos cósmicos, o muones, en lugar de ondas de radio. Nueva hoja Publicado en la revista iScience. El equipo realizó su primera prueba con éxito, y los equipos de búsqueda y rescate algún día podrían usar el sistema para, por ejemplo, guiar a los robots submarinos o ayudar a los vehículos autónomos a navegar bajo tierra.
«Los muones de rayos cósmicos caen uniformemente sobre la Tierra y siempre viajan a la misma velocidad sin importar el material a través del cual viajen, incluso kilómetros de roca». dijo el coautor Hiroyuki Tanaka hacer miográficos en la Universidad de Tokio, Japón. «Ahora, utilizando muones, hemos desarrollado un nuevo tipo de GPS, al que llamamos MUPS, que funciona bajo tierra, en interiores y bajo el agua».
Como se mencionó anteriormente, el uso de muones tiene una larga historia. Una imagen de una estructura arqueológicaEl proceso se ve facilitado por los rayos cósmicos que proporcionan un suministro constante de estas partículas. También se utilizan muones. La persecución se hizo ilegal. Monitoreo de materiales nucleares y volcanes activos en los cruces fronterizos con la esperanza de detectar cuándo están a punto de estallar. En 2008, científicos de la Universidad de Texas en Austin se pusieron a trabajarLos antiguos detectores de muones se están utilizando nuevamente para buscar ruinas mayas ocultas en Belice. Los físicos del Laboratorio Nacional de Los Álamos han desarrollado una versión en miniatura de un sistema de imágenes de muones para descubrir los secretos de la construcción de la cúpula de arriba (Il Duomo). Catedral de Santa María de Venus Diseñado por Filippo Brunelleschi a principios del siglo XV en Florencia, Italia.
En 2016, los científicos utilizaron imágenes de muones Recoge la señal Señalaba un pasaje escondido detrás del famoso bloque Chevron en el lado norte. La gran pirámide de Giza En Egipto. Al año siguiente, el mismo equipo descubrió un misterioso vacío en otra parte de la pirámide, creyendo que era una cámara oculta, que luego pintaron con dos colores diferentes. Imágenes de muones método. El mes pasado, los científicos utilizaron imágenes de muones para descubrir una cámara previamente oculta en las ruinas de la antigua necrópolis de Neopolis, a unos 10 metros (unos 33 pies) por debajo de la actual Nápoles, Italia.
Los robots y vehículos autónomos algún día se volverán comunes en hogares, hospitales, fábricas y operaciones mineras, así como en misiones de búsqueda y rescate, pero aún faltan mecanismos universales para la navegación y el posicionamiento, dijo Tanaka. y muchos otros. Como se mencionó, el GPS no puede penetrar bajo tierra o bajo el agua. La tecnología RFID puede lograr una buena precisión con una batería pequeña, pero requiere un centro de control con servidores, impresoras, monitores, etc. Las cuentas muertas sufren de errores de valoración crónicos sin señales externas para proporcionar correcciones. Los métodos acústicos, de escaneo láser y lidar también tienen inconvenientes. Así que Tanaka y sus colegas recurrieron a los muones cuando desarrollaron su sistema alternativo.
2023 como Hiroyuki Tanaka
Los métodos de obtención de imágenes de muones suelen implicar una cámara llena de gas. A medida que los muones penetran en el gas, chocan con las moléculas de gas y emiten destellos de luz que son registrados por los detectores, lo que permite a los científicos calcular las energías y trayectorias de las partículas. Es como los rayos X o el radar de penetración terrestre, excepto que los muones de alta energía se producen naturalmente, no los rayos X ni las ondas de radio. Esta alta energía ayuda a describir el material como denso y denso. Cuanto más denso es el objeto que se está fotografiando, más muones se bloquean. El sistema Muographix se basa en cuatro estaciones de referencia de detección de muones subterráneas que actúan como coordenadas para los receptores de detección de muones ubicados bajo tierra o bajo el agua.
el equipo lo hizo Primer intento En 2021, se utilizará una serie de sensores submarinos basados en Muon para detectar cambios rápidos en las condiciones de las mareas en la Bahía de Tokio. Ubicados a unos 45 metros (147 pies) por debajo del nivel del mar, se colocan diez detectores de muones dentro del túnel de servicio de Tokyo Bay Aqua Line. Pudieron obtener imágenes del océano sobre el túnel con una resolución de 10 metros (alrededor de 33 pies) y una resolución temporal de 1 metro (3,3 pies), suficiente para demostrar la capacidad del sistema para detectar una poderosa marejada ciclónica o un tsunami.
En septiembre del mismo año, cuando un tifón del sur azotó Japón, provocó olas y un tsunami. Cantidad excesiva de agua Ligeramente incrementado dispersión de muones, y esta diferencia es consistente con otras mediciones de la inflación oceánica. Y el año pasado, el equipo de Tanaka dijo que tenían Filmado con éxito Un perfil vertical de un tornado, mediante radiografía, muestra las secciones transversales del tornado y revela las diferencias de intensidad. Descubrieron que el núcleo cálido tiene una densidad baja, en contraste con el exterior frío y de alta presión. En combinación con los sistemas de observación satelital existentes, las imágenes radiográficas pueden mejorar el pronóstico de tormentas.
2023 como Hiroyuki Tanaka
Las iteraciones anteriores del equipo conectaron los receptores a las estaciones terrestres a través de cables, lo que limitó severamente la movilidad. Esta nueva versión, el sistema de navegación inalámbrico Muometric, o MuWNS, es, como sugiere su nombre, completamente inalámbrico y utiliza un reloj de cuarzo de alta precisión para sincronizar la estación terrestre con el receptor. Las estaciones integrales de referencia y los relojes sincronizados ayudan a determinar las coordenadas del receptor.
Para los experimentos, la geoestación se colocó en el sexto piso del edificio y el «navegador» que llevaba el receptor se movió por los pasillos del sótano. Las medidas resultantes se utilizan para calcular la ruta del navegador y confirmar la ruta tomada. Según Tanaka, MuWNS 2 opera con una precisión de 25 metros (6,5 a 82 pies), hasta 100 metros (alrededor de 328 pies). «Es tan bueno, si no mejor, que un solo punto por encima del posicionamiento GPS en áreas urbanas», dice. “Pero eso está lejos de ser práctico. La gente necesita una precisión de un metro y la sincronización del tiempo es importante.
Una solución es incorporar un reloj atómico a escala de chip disponible comercialmente, que es dos veces más preciso que un reloj de cuarzo. Pero estos relojes atómicos son caros ahora, aunque Tanaka predice que sus precios bajarán en el futuro a medida que la tecnología se integre más ampliamente en los teléfonos móviles. El resto de la electrónica utilizada en el MuWNS se convertirá de ahora en adelante en un dispositivo más pequeño.
DOI: iScience, 2023. 10.1016/j.isci.2023.107000 (Sobre los DOI).
La gente de Muographix ha creado este cautivador video de ciencia ficción que explica los sistemas basados en muones.
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