I raggi cosmici per trovare falle e crepe nelle costruzioni

Un sistema innovativo per controllare lo “stato di salute” degli impianti industriali. Che sfrutta nientepopodimeno che i raggi cosmici, e in particolare i muoni, le particelle subatomiche che arrivano dallo Spazio, per “scansionare” tubi, valvole e pareti di edifici, evidenziandone eventuali falle, crepe e punti prossimi alla rottura. La scoperta, appena pubblicata su Aip Advances, si deve a un’équipe di ricercatori del Los Alamos National Laboratory e apre la strada a un metodo economico e non invasivo per garantire la sicurezza delle costruzioni e degli impianti industriali.

I muoni sono particelle subatomiche cariche che si originano dalla collisione dei raggi cosmici con le molecole dell’atmosfera terrestre. 200 volte più pesanti degli elettroni, riescono ad attraversare spessi strati di roccia, cambiando la propria traiettoria a seconda della densità del materiale che incontrano. Gli scienziati hanno sfruttato proprio questa proprietà: confrontando le traiettorie dei muoni in entrata e in uscita, hanno scoperto che è possibile ottenere una sorta di “radiografia” dell’oggetto colpito dalle particelle.

Finora, per valutare la sicurezza e lo stato di salute delle infrastrutture industriali si fa uso dei raggi X o degli ultrasuoni. Sistemi che, però, hanno degli svantaggi: “Si tratta di metodi piuttosto invasivi”, commenta Matt Durham, uno degli autori dello studio. “Bisogna spegnere l’impianto, isolarlo e poi montare il sistema di analisi”. Con l’ulteriore rischio, nel caso dei raggi X, di contaminare l’ambiente con radiazioni potenzialmente pericolose per la salute umana. I muoni, invece, sono già naturalmente presenti nell’ambiente, non creano alcuna radiazione e riescono a penetrare più in profondità nell’oggetto da scansionare.

L’équipe ha messo alla prova il sistema su valvole, tubi e strati di cemento. Il dispositivo consiste di due rivelatori, da posizionare su lati opposti dell’oggetto da scansionare, e i test hanno dato esito positivo: grazie ai muoni è stato possibile, per esempio, capire se una valvola fosse aperta o chiusa ed evidenziare crepe altrimenti invisibili all’interno di diversi tubi. I prossimi passi, spiegano gli scienziati, comprenderanno delle prove “sul campo” e l’ulteriore miniaturizzazione del dispositivo di scansione.

Riferimenti: Aip Advances doi: 10.1063/1.4922006
Credits immagine: Matt Durham, Los Alamos National Laboratory