18 mei 2024

Kosmische straling kan gebruikt worden om orkanen van binnen te bekijken

Waarnemingen aan een orkaan van 15 km hoogte. De rodere gebieden zijn warme lucht met lage druk en de groene gebieden zijn koelere lucht met een hogere druk. Credit: ©2022 Hiroyuki KM Tanaka

Een team van Japanse onderzoekers onder leiding van Hiroyuki Tanaka (University of Tokyo) is er in geslaagd om met behulp van kosmische straling meer te weten te komen over het binnenste van tropische orkanen. Kosmische ‘straling’ (verkeerd woord eigenlijk) bestaat uit deeltjes, zoals protonen, elektronen en heliumkernen, met zeer veel energie, afkomstig van extreme objecten ver in het heelal, zoals blazars en supernovae. Als die deeltjes in de hogere lagen van de atmosfeer in botsing komen met atmosferische deeltjes worden muonen geproduceerd, dat zijn zware varianten van elektronen. Het zijn vervolgens die muonen die ze met de techniek genaamd muografie op  aarde [1]Met een gemiddelde levensduur van 2,2 μs en een snelheid van bijna de lichtsnelheid c zouden muonen in theorie een weg van slechts 660 meter door de aardse atmosfeer moeten afleggen, nadat ze … Lees verder kunnen detecteren, instrumenten die met gevoelige sensoren de muonen afkomstig van grote objecten kunnen vastleggen. Piramides, vulkanen en orkanen zijn voorbeelden van dat soort objecten, waar muonen doorheen vliegen. Dat er door heen vliegen doen ze met gemak, maar toch raakt een klein deel van de muonen na de passage door het object iets van slag en die afwijking kunnen ze meten en daarmee kunnen ze zien wat er zich in dat object bevindt, net zoals röntgenstraling ook iets laat zien van het object waar het doorheen gevlogen is.

Credit: ©2022 Hiroyuki KM Tanaka

Met de muonsensoren, welke je op de foto hierboven ziet, werden door Tanaka’s team enkele orkanen die over het district Kagoshima in Japan raasden bekeken en men slaagde er in om meer te zien dan wat satellietopnames kunnen zien. Zo zag men dat de orkanen een warme kern hebben met een lage dichtheid en een koude mantel daaromheen met een hoge druk, zichtbaar op de foto bovenaan. Met de nieuw ontwikkelde techniek kan men orkanen tot 300 km afstand van binnen bekijken. Men hoopt er betere voorspellingen mee te kunnen maken hoe de orkanen zich ontwikkelen en waar ze precies heen bewegen.

Meer informatie vind je in het vakartikel van Hiroyuki K. M. Tanaka et al, Atmospheric muography for imaging and monitoring tropic cyclonesScientific Reports (2022).

Bron: Phys.org.

Voetnoten

Voetnoten
1 Met een gemiddelde levensduur van 2,2 μs en een snelheid van bijna de lichtsnelheid c zouden muonen in theorie een weg van slechts 660 meter door de aardse atmosfeer moeten afleggen, nadat ze geproduceerd werden toen hoog in de atmosfeer de kosmische straling in botsing kwam met deeltjes in de aardse atmosfeer. Veel te weinig om het aardoppervlak te bereiken. Maar door de tijddilatatie zoals voorspelt door de Speciale Relativiteitstheorie kunnen die muonen veel verder reizen dan die 660 meter, tot beneden aan het aardoppervlak.
Share

Comments

  1. Handig die Muonen, je kan er nog veel meer leuke dingen mee doen…https://www.quantumuniverse.nl/moderne-archeologen-gebruiken-muonen

Speak Your Mind

*