Ils réussissent à voir à travers 2 mètres de béton avec une méthode qui repousse une limite majeure

Imaginez pouvoir voir à travers deux mètres de béton. C'est ce que viennent de faire des chercheurs roumains, qui ont obtenu les premières images utilisant des muons créés artificiellement. Les muons, ce sont des particules créées naturellement lorsque les rayons cosmiques interagissent avec la haute atmosphère et pleuvent ensuite sur la surface de la Terre.

Ces muons d'origine cosmique sont utilisés comme les rayons X, avec un pouvoir de pénétration bien supérieur. Par exemple, en plaçant des détecteurs dans des chambres souterraines de la pyramide de Khéops, des archéologues ont pu détecter la présence de vides dans la structure au-dessus. Toutefois, cette technique permet des observations sous des angles très limités, et peut nécessiter plusieurs mois. Pour résoudre ce problème, des chercheurs d'ELI-NP (Extreme Light Infrastructure for Nuclear Physics) ont réussi pour la première fois à générer leurs propres muons pour créer une image. Ils ont publié leurs résultats dans un article en prépublication sur arXiv.

En haut, l’ensemble de l’installation expérimentale. En bas à gauche, des briques en plomb, avec un détecteur placé dans le véhicule derrière. En bas à droite, les premières images obtenues grâce aux muons, avec les briques apparaissant en vert. © Madalina Dobre et al.

Un laser de 10 pétawatts pour fabriquer des muons

Pour générer des muons, les chercheurs ont utilisé un laser de 10 pétawatts. C'est plus que toute la production d'énergie sur Terre, mais son fonctionnement est possible grâce à des impulsions de très courte durée. Le laser tire sur un gaz, ce qui accélère des électrons, qui, lorsqu'ils frappent un objet créent, entre autres, des paires de muons. Afin de filtrer les autres particules, le faisceau traverse un filtre composé de plastique et de paraffine, puis un mur en béton de deux mètres d'épaisseur. Des détecteurs ont été placés jusqu'à 42 mètres de la source, avec entre les deux des briques en plomb.

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Les clichés ainsi obtenus sont d'assez mauvaise qualité, mais il s'agit des premières images par muographie obtenues avec des muons produits artificiellement. Les chercheurs espèrent que le développement de nouveaux détecteurs permettra d'obtenir des résultats bien plus nets. En plus d'offrir de nouvelles possibilités pour les archéologues grâce à des muons qui se déplacent à l'horizontale, cette technique pourrait être utilisée pour inspecter des structures vieillissantes ou détecter des substances nucléaires derrière un blindage.