طراحی جی‌پی‌اسی که با کمک پرتوهای کهکشانی حرکات زیر زمین را رصد می‌کند

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا، گروهی از محققان به‌طور موفقیت‌آمیز نخستین سیستم جی‌پی‌اس مبتنی بر پرتوهای کهکشانی را ابداع کرده‌اند که تحرکات زیرزمینی و همچنین فعالیت آتشفشان‌ها را ردیابی می‌کند.

پرتوهای کیهانی ذراتی با انرژی بالا هستند که از فضای خارجی ازجمله خورشید، کهکشان‌های دوردست، ابرنواختر و دیگر اجسام آسمانی سرچشمه گرفته‌اند. هرچند نمی‌توانیم پرتوهای مذکور را به‌طور مستقیم ببینیم یا حس کنیم؛ اما آنها به‌طور مداوم زمین را بمباران می‌کنند. در حقیقت این ذرات چنان انبوه هستند که محققان معتقدند در هر دقیقه یک اشعه کیهانی به یک سانتیمتر مربع از سطح زمین برخورد می‌کند.

اکنون محققان از پرتوهای کیهانی برای ایجاد یک سیستم موقعیت‌یابی جهانی (جی‌پی‌اس) استفاده کرده‌اند تا تحرکات زیرزمینی را ردیابی کنند. تیم محققان به رهبری پروفسور هیرویوکی تاناکا از دانشگاه توکیو یک سیستم ناوبری بی‌سیم مبتنی بر «میون» (MuWNS) ابداع کرده‌اند. هنگامی‌که پرتوهای کهکشانی وارد اتمسفر زمین می‌شوند با اتم‌ها و مولکول‌های هوا برخورد می‌کند و بارانی از ذرات ثانویه یا «میون‌ها» (moun) ایجاد می‌کند. میون‌ها ذرات زیراتمی بنیادی مانند الکترون هستند، اما وزنشان ۲۰۷ برابر بیشتر است.

میون‌ها می‌توانند به اشیای جامد نفوذ کنند که میزان آن به تراکم ماده بستگی دارد. به‌عنوان نمونه صخره‌ها و ساختمان‌ها به دلیل تراکم بالای خود مقدار زیادی میون جذب می‌کنند. در مقابل جی‌پی‌اس مبتنی بر امواج رادیویی بوده و در ارتفاع بالاتر ضعیف‌تر و پراکنده‌تر است. به همین دلیل ردیابی حرکات زیرزمین با کمک سیگنال‌های این سیستم سخت‌تر می‌شود.

تاناکا و همکارانش با بهره‌گیری از ویژگی پرتوهای کهکشانی نقشه‌ای از داخل اماکنی که دسترسی به آنها سخت است مانند آتشفشان‌ها، هسته راکتور‌های اتمی و هرم‌ها فراهم می‌کنند. این محققان قبلاً یک نسخه از این سیستم را ابداع کرده بودند که muPS نام داشت و از آن برای ردیابی تغییرات کف دریا با استفاده از میون‌ها استفاده می‌شود. این سیستم متشکل از چهار ایستگاه مرجع روی سطح زمین و ایستگاه دریافت‌کننده در کف اقیانوس بود؛ اما سیستم جدید شامل نصب ردیاب‌های مرجع روی سطح و یک ردیاب دریافت‌کننده زیرزمینی برای یافتن مسیر میون‌ها است.

پس از جمع‌آوری اطلاعات از آنها برای بازسازی مسیر میون‌ها و ایجاد مدل یا نقشه‌ای از سطح زیرزمینی استفاده می‌شود. این نقشه می‌تواند اطلاعاتی حیاتی مانند ترکیب و تراکم ماده‌ای که با میون‌ها برخورد کرده را فراهم کند که تصویری از ساختار‌های زیرزمین و ویژگی‌های جغرافیایی را فراهم می‌کند. محققان نشان دادند نخستین سیستم جی‌پی‌اس مبتنی بر پرتوهای کهکشان می‌تواند در آینده به عملیات نجات و جستجو و رصد آتشفشان‌ها کمک کند. گام بعدی این تحقیق استفاده از سیستم در موبایل‌های هوشمند است.