Résumé :
Les chercheurs ont utilisé un laser de 10 pétawatts au Centre de physique nucléaire Extreme Light Infrastructure en Roumanie pour générer un faisceau de muons à haute énergie et prendre une « image » de l'objet derrière le mur à travers un mur de béton de deux mètres d'épaisseur. Ce n'est pas le laser lui-même qui pénètre dans le béton, mais les muons produits par le laser qui accélèrent les électrons traversant la paroi, puis le signal est enregistré par le détecteur de l'autre côté. L’équipe de recherche a déclaré que c’était la première fois que des lasers étaient utilisés pour générer artificiellement des mésons et compléter l’imagerie des mésons.
Les mésons sont des particules élémentaires beaucoup plus lourdes que les électrons. Lorsque des protons à grande vitesse contenus dans les rayons cosmiques frappent des atomes dans l'atmosphère terrestre, ils produisent des pions, qui se désintègrent ensuite en pions. Les mésons ont une durée de vie extrêmement courte, mais ils ont une masse importante. Certains mésons venus de l’espace peuvent encore atteindre la surface et pénétrer des matériaux denses comme les roches. Leur capacité dépasse même les rayons X les plus puissants. Les archéologues et les ingénieurs ont utilisé des mésons cosmiques naturels pour détecter des structures telles que des cavités internes dans des pyramides et des gisements minéraux souterrains.
Cependant, le flux de mésons dans l'univers naturel est faible, seulement environ un par centimètre carré et par seconde, et l'angle d'incidence est limité, ce qui rend difficile l'imagerie rapide à la demande ou l'observation latérale. Pour créer artificiellement des muons, l’équipe de recherche a utilisé des lasers puissants pour accélérer les électrons le long des ondes électromagnétiques, puis les laisser atteindre une cible principale. Auparavant, des chercheurs de Chine, des États-Unis et du Royaume-Uni ont démontré que cette méthode était réalisable ; une autre équipe internationale impliquant des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory et de la Colorado State University a également généré un faisceau de particules de la même manière et photographié du plomb dans un camion, mais la proportion réelle de mésons n'était pas claire, donc si elle pouvait être considérée comme la première imagerie de mésons artificiels était controversée.
Dans cette expérience, un laser de 10 pétawatt a brièvement libéré une puissance extrêmement élevée, et les chercheurs ont permis aux électrons accélérés de heurter une barrière de plomb. Pour filtrer autant que possible les particules autres que les muons, l'équipe a conçu un filtre constitué d'une feuille de polyéthylène enveloppée dans un bloc de paraffine, permettant au faisceau de muons relativement pur de traverser un mur de béton de deux mètres d'épaisseur et d'atteindre un réseau de détecteurs dans un véhicule garé de l'autre côté du mur. Le détecteur a finalement enregistré une image de l’ombre d’un tas de blocs de plomb derrière le mur.
Les résultats actuels du tournage sont approximatifs et comportent des détails limités, et les recherches pertinentes sont toujours publiées sous forme de prépublications. Les chercheurs pensent que si la technologie continue à se développer, des systèmes d'imagerie plus petits et plus portables pourraient être créés à l'avenir, qui pourraient être utilisés pour inspecter le boîtier en fer des fusées, la structure interne des montagnes ou les fondations en pierre des bâtiments anciens, et pourraient également être étendus à des domaines tels que l'inspection de sécurité et l'exploitation minière.
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