📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

لا يستطيع موظف الجمارك تفكيك حقيبة سفر ليعرف ما بداخلها. إنه يفحصها بالأشعة السينية، ومن خلال الظلال على الشاشة يدرك: هذا معدن، وهذا مادة عضوية. وبالمثل، يجب على مفتش معاهدات نزع السلاح النووي المستقبلية أن يفحص الرأس الحربي — دون فتحه ودون رؤية المحتويات السرية.

النيوترونات أنسب من الأشعة السينية لمثل هذا الفحص. إذا وجّهت حزمة نيوترونات نحو جسم ما، فسيتم امتصاص جزء منها بواسطة نوى اليورانيوم أو البلوتونيوم. لكن الامتصاص لا يحدث بشكل منتظم: عند طاقات معينة من النيوترونات، تلتهمها النوى بشراهة خاصة. هذا يشبه الضوء الذي يمر عبر زجاج معشّق: بعض الألوان يمررها الزجاج، وبعضها يخمدها. من خلال الألوان التي اختفت، يمكن معرفة المعادن المضافة إلى الزجاج.

جمع العلماء جهازًا بحجم طاولة صغيرة. فيه تقطع النيوترونات مسافة مترين فقط، وخلال ذلك يُقاس زمن طيرانها — ومنه تُحسب الطاقة. إذا كانت العينة تحتوي، على سبيل المثال، على يورانيوم-235، فسيظهر على الرسم البياني انخفاض مميز عند طاقة تبلغ حوالي 1–100 إلكترون فولت. هذا الانخفاض يشبه بصمة الإصبع: لكل نظير بصمته الخاصة، ومن خلالها يمكن معرفة ما أمام المفتش بالضبط.

اختبروا الجهاز على ثلاث مواد: يورانيوم عالي التخصيب، ويورانيوم منضّب، وبلوتونيوم مفاعلي. في غضون ساعتين، تم جمع بيانات كافية لرؤية جميع الانخفاضات المطلوبة. ثم قارن برنامج REFIT هذه الانخفاضات بالانخفاضات المحسوبة وأعطى التركيب: تم تحديد نسبة اليورانيوم-235 بدقة تصل إلى 5%، والتركيب النظائري للبلوتونيوم حتى 6%. بالنسبة لإثبات أولي لفعالية الجهاز، فهذه نتيجة جيدة.

يمكن لهذا الجهاز أن يصبح أداة للثقة: أحد الطرفين يُظهر أن الرأس الحربي يحتوي بالفعل على يورانيوم، وليس نموذجًا مزيفًا، دون الكشف عن التصميم الدقيق. "الزجاج المعشّق" النيوتروني يُظهر التركيب فقط، وليس المخططات. إنه مثل التوقيع على وثيقة: يؤكد صحتها دون أن يكشف مضمونها.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2603.08912

Neutron Resonance Transmission Analysis (NRTA) was explored as an arms control verification approach to support potential future nuclear weapon limiting treaties. A compact and portable neutron Time of Flight (ToF) system was developed to enable proof-of-concept NRTA measurements of special nuclear material (SNM). Using a short 2-meter flight path, the NRT system is sensitive to cross-section resonances of isotopes such as 235U, 238U, 239Pu and 240Pu between 1-100 eV incident neutron energies due to their physical nuclear structure. The detected neutron ToF spectrum exhibits transmission dips at resonance energies that are characteristic of SNM isotopic composition in the inspected item. The proof-of-concept measurements of Highly Enriched Uranium (HEU), Depleted Uranium (DU), and Reactor Grade Plutonium (RGPu) confirmed the characteristic resonance features within two hours of data collection time. Analysis via the REFIT resonance fitting tool accurately predicted the 235U enrichment and Pu isotopic composition within 5% and 6% of the known values, respectively.