Resumo:
Os pesquisadores usaram um laser de 10 petawatts no Centro de Física Nuclear de Infraestrutura de Luz Extrema, na Romênia, para gerar um feixe de múons de alta energia e obter uma "imagem" do objeto atrás da parede através de uma parede de concreto de dois metros de espessura. Não se trata do laser em si penetrando no concreto, mas dos múons produzidos pelo laser acelerando os elétrons que passam pela parede, e então o sinal é registrado pelo detector do outro lado. A equipe de pesquisa disse que esta é a primeira vez que lasers foram usados para gerar artificialmente mésons e completar imagens de mésons.
Mésons são partículas elementares muito mais pesadas que os elétrons. Quando prótons em alta velocidade nos raios cósmicos atingem átomos na atmosfera da Terra, eles produzem píons, que então decaem em píons. Os mésons têm uma vida útil extremamente curta, mas possuem uma grande massa. Alguns mésons do espaço ainda podem atingir a superfície e penetrar em materiais densos, como as rochas. Sua capacidade excede até mesmo os raios X mais fortes. Arqueólogos e engenheiros usaram mésons cósmicos naturais para detectar estruturas como cavidades internas em pirâmides e depósitos minerais subterrâneos.
No entanto, o fluxo de mésons no universo natural é baixo, apenas cerca de um por centímetro quadrado por segundo, e o ângulo de incidência é limitado, dificultando a obtenção rápida de imagens sob demanda ou a observação lateral. Para criar múons artificialmente, a equipe de pesquisa usou lasers fortes para acelerar os elétrons ao longo das ondas eletromagnéticas e, em seguida, deixar os elétrons atingirem um alvo principal. Anteriormente, investigadores da China, dos Estados Unidos e do Reino Unido demonstraram que este método é viável; outra equipe internacional envolvendo pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Livermore e da Universidade Estadual do Colorado também gerou um feixe de partículas de maneira semelhante e fotografou chumbo em um caminhão, mas a proporção real de mésons não era clara, então se poderia ser contado como a primeira imagem artificial de méson era controverso.
Neste experimento, um laser de 10 petawatts liberou brevemente uma potência extremamente alta, e os pesquisadores permitiram que os elétrons acelerados atingissem uma barreira de chumbo. Para filtrar, tanto quanto possível, outras partículas além dos múons, a equipe projetou um filtro que consiste em uma folha de polietileno envolta em um bloco de parafina, permitindo que o feixe de múons relativamente puro passe através de uma parede de concreto de dois metros de espessura e alcance um conjunto de detectores em um veículo estacionado do outro lado da parede. O detector finalmente registrou uma imagem da sombra de uma pilha de blocos de chumbo atrás da parede.
Os resultados das filmagens atuais são aproximados e têm detalhes limitados, e pesquisas relevantes ainda são divulgadas na forma de pré-impressões. Os investigadores acreditam que, se a tecnologia continuar a desenvolver-se, no futuro poderão ser criados sistemas de imagem mais pequenos e mais portáteis, que poderão ser utilizados para inspecionar o invólucro de ferro dos foguetes, a estrutura interna das montanhas ou as fundações de pedra de edifícios antigos, podendo também ser expandidos para áreas como a inspeção de segurança e a mineração.
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