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La cámara nuclear diseñada para detectar fuentes de radiación ocultas
No es difícil detectar la radiación nuclear. Un contador Geiger Muller suele ser suficiente.
Estos consisten en una pequeña cámara llena de gas. Cuando una partícula con suficiente energía ingresa a la cámara, ioniza el gas, creando una lluvia de electrones. Un par de placas conductoras pueden recoger fácilmente esta ducha y generar uno de los clics por los que son famosos estos detectores.
Sin embargo, lo que es difícil es determinar qué tipo de partícula provocó la lluvia y de dónde vino. Hay varias formas de hacer esto, pero los detectores tienden a ser enormes; piense en tamaño CERN. Lo que se necesita es una máquina precisa que también sea portátil.
Introduzca COCAE, un proyecto europeo para desarrollar una cámara capaz de captar imágenes de fuentes de radiación nuclear. Hoy, Kostas Karafasoulis de la Comisión de Energía Atómica griega en Atenas y sus amigos describen cómo funcionará su dispositivo.
La idea básica es reconstruir la trayectoria de cada partícula que golpea el detector. Con ese fin, el dispositivo consta de una pila de diez cristales de telururo de cadmio pixelados. Cada cristal tiene un tamaño de 4 x 4 cm y está colocado a 10 cm de distancia. Entonces, en teoría, cualquier partícula que pase a través del dispositivo golpeará varios píxeles en diferentes partes del detector. Entonces es sencillo ver de dónde viene.
Excepto por un efecto llamado dispersión de Compton. Esto sucede cuando un rayo X o un rayo gamma chocan contra un electrón, enviando a ambos hacia diferentes direcciones, como bolas de billar. Un rayo gamma puede rebotar varias veces antes de ceder finalmente su energía a un material.
El truco que COCAE espera lograr es usar una matriz de cristales de telururo de cadmio para medir la posición y la energía del electrón liberado (que le dice la energía del rayo gamma), mientras que también mantiene un registro del rebote del rayo gamma.
Incluso entonces, no es posible decir exactamente de dónde provienen los rayos gamma. Todo lo que puede hacer es limitar su origen a un cono de cierto ángulo.
Sin embargo, hay una manera de hacerlo mejor: recreando las trayectorias de varias partículas diferentes del mismo origen y viendo cómo se superponen sus conos. La región le dice con mucha más precisión de dónde vienen todos, dentro de los 10 grados aproximadamente, dicen Karafasoulis y compañía.
Su artículo de hoy describe el rendimiento simulado del dispositivo en el que calculan su energía y resolución angular, así como su eficiencia de detección.
Este tipo de dispositivo tiene una aplicación obvia en el mundo de la seguridad. La capacidad de identificar y localizar con precisión la posición de los materiales radiactivos podría ser de gran utilidad en las operaciones de lucha contra el terrorismo y para los funcionarios de aduanas.
También sería útil para rastrear materiales nucleares que se han perdido y quizás mezclado con chatarra.
Y, por supuesto, durante los accidentes nucleares. Por ejemplo, uno de los grandes problemas después de Chernobyl fue resolver exactamente qué le había sucedido al núcleo y dónde había terminado el material nuclear.
Así que parece que Karafasoulis y compañía tienen una idea útil en sus manos. Todo lo que tienen que hacer ahora es construir uno.
Ref: arxiv.org/abs/1101.3881 : Rendimiento simulado de un sistema de detección de radiación sensible a la posición (COCAE)