Les particules cosmiques scrutent les cargaisons à travers express
Chaque seconde, environ une centaine de particules invisibles traversent notre corps : les muons. Ils naissent haut dans le ciel, lorsque les rayons cosmiques percutent les atomes de l'air, et pleuvent sur la Terre. Ces particules sont si pénétrantes qu'elles peuvent traverser un immeuble de plusieurs étages, mais elles dévient légèrement lorsqu'elles rencontrent une matière dense – par exemple le plomb ou l'uranium. C'est précisément cette propriété qui est à la base de la tomographie par muons : une méthode qui permet de voir à l'intérieur d'un camion fermé ou d'un volcan, sans l'ouvrir.
Un groupe de chercheurs a créé un détecteur miniature pour ce type d'imagerie, en s'appuyant sur la technologie d'amplification gazeuse Thick-GEM. Elle fonctionne comme une éponge : dans ses pores, la particule qui passe arrache des électrons, qui amplifient le signal en avalanche. Habituellement, ces plaques sont percées de trous micrométriques, mais ici, ils ont été agrandis de 5 à 20 fois : cela simplifie la fabrication, rend l'appareil plus robuste et moins cher, tout en conservant la précision. Une plaque de 4 sur 5 centimètres, fabriquée dans une entreprise locale, a subi une série de tests.
D'abord, le détecteur a été « entraîné » : on a appliqué différentes tensions pour trouver le régime où il voit le mieux les particules, sans être submergé par le bruit. Ensuite, on a mesuré combien de muons il attrape. Il s'est avéré qu'en version monocouche comme en version bicouche, l'appareil enregistre 99,5 % de toutes les particules qui passent – un compteur presque parfait. Et à l'aide d'un faisceau étroit provenant d'une source de fer-55, on a déterminé la résolution spatiale : 30 micromètres, soit trois fois plus fin qu'un cheveu humain.
Un tel détecteur pourrait devenir le cœur d'un scanner portable pour les douanes ou l'industrie. Au lieu d'encombrants appareils à rayons X, une boîte qui voit les cavités cachées et les différents matériaux grâce à la déviation des muons dans leur épaisseur. Et tout cela en utilisant la pluie gratuite de particules cosmiques, qui tombe sans cesse.
Le flux de muons au niveau de la mer est d'environ 1 particule par minute et par centimètre carré. Pendant que vous lisez ce texte, plusieurs dizaines de muons ont traversé votre paume.
Dans la série « The Expanse », des scanners à muons sont utilisés pour inspecter les vaisseaux à la recherche de contrebande – exactement comme le font déjà des prototypes aux frontières dans la réalité.