La telecamera nucleare progettata per individuare le sorgenti di radiazioni nascoste

Non è difficile rilevare le radiazioni nucleari. Un contatore Geiger Muller di solito fa il trucco.

Questi sono costituiti da una piccola camera piena di gas. Quando una particella con energia sufficientemente elevata entra nella camera, ionizza il gas, creando una pioggia di elettroni. Un paio di piastre conduttrici possono facilmente raccogliere questa doccia e generare uno dei clic per cui questi rilevatori sono famosi.

Ciò che è difficile, tuttavia, è capire quale tipo di particella ha innescato la doccia e da dove provenga. Ci sono vari modi per farlo, ma i rilevatori tendono ad essere enormi; pensa alle dimensioni del CERN. Quello che serve è una macchina precisa che sia anche portatile.

Entra in COCAE, un progetto europeo per sviluppare una telecamera in grado di acquisire immagini di sorgenti di radiazioni nucleari. Oggi, Kostas Karafasoulis della Commissione greca per l'energia atomica ad Atene e amici descrivono come funzionerà il loro dispositivo.

L'idea di base è ricostruire la traiettoria di ogni particella che colpisce il rivelatore. A tal fine, il dispositivo è costituito da una pila di dieci cristalli pixelati di tellururo di cadmio. Ogni cristallo ha una dimensione di 4 x 4 cm e viene posizionato a 10 cm di distanza. Quindi, in teoria, qualsiasi particella che passa attraverso il dispositivo colpirà diversi pixel in diverse parti del rivelatore. È quindi semplice vedere da dove viene.

Fatta eccezione per un effetto chiamato scattering Compton. Ciò accade quando un raggio X o un raggio gamma colpisce un elettrone, inviandoli entrambi in direzioni diverse, come le palle da biliardo. Un raggio gamma può rimbalzare più volte in questo modo prima di cedere definitivamente la sua energia a un materiale.

Il trucco che COCAE spera di ottenere è usare una matrice di cristalli di tellururo di cadmio per misurare la posizione e l'energia dell'elettrone liberato (che ti dice l'energia del raggio gamma), tenendo anche traccia del raggio gamma che rimbalza.

Anche allora, non è possibile dire esattamente da dove provenga il raggio gamma. Tutto quello che puoi fare è limitare la sua origine a un cono di un certo angolo.

Tuttavia, c'è un modo per fare di meglio: ricreare le traiettorie di diverse particelle dalla stessa origine e vedere come i loro coni si sovrappongono. La regione ti dice in modo molto più accurato da dove provenivano tutti, entro 10 gradi circa, affermano Karafasoulis e co.

Il loro articolo di oggi descrive le prestazioni simulate del dispositivo in cui ne calcolano l'energia e la risoluzione angolare, nonché la sua efficienza di rilevamento.

Questo tipo di dispositivo ha un'ovvia applicazione nel mondo della sicurezza. La capacità di identificare e localizzare con precisione la posizione dei materiali radioattivi potrebbe essere estremamente utile nelle operazioni antiterrorismo e per i funzionari doganali.

Sarebbe anche utile per rintracciare materiali nucleari che sono andati perduti e forse mischiati a rottami metallici.

E, naturalmente, durante gli incidenti nucleari. Ad esempio, uno dei grandi problemi dopo Chernobyl era capire esattamente cosa fosse successo al nucleo e dove fosse finito il materiale nucleare.

Quindi sembra che Karafasoulis e compagni abbiano un'idea utile tra le mani. Tutto quello che devono fare ora è costruirne uno.

Rif: arxiv.org/abs/1101.3881 : Prestazioni simulate di un sistema di rilevamento delle radiazioni sensibile alla posizione (COCAE)

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