Egy nemzetközi kutatócsoport szerint kozmikus müonokat használtak a trópusi viharok mélyén lévő struktúrák leképezésére. Által vezetett Hiroyuki Tanaka a Tokiói Egyetemen a csapat müondetektorok hálózatát használta fel, hogy azonosítsa a levegő sűrűsége közötti különbségeket több tájfunon belül. További fejlesztések révén megközelítésük fontos információkkal szolgálhat a súlyos viharokra vonatkozó korai figyelmeztető rendszerek számára.
A trópusi ciklonok, mint például a tájfunok és hurrikánok nagy károkat okoznak – és esetenként emberéleteket is – a Föld alsó szélességi körein. Ennek eredményeként az emberek olyan figyelmeztető rendszerekre hagyatkoznak, amelyek a lehető legpontosabban tudják előre jelezni a viharok erősségét és pályáját. Ma az előrejelzések nagymértékben a műholdfelvételeken alapulnak. Ezek részletes légi felvételeket nyújthatnak a fejlődő levegőmintázatokról, de sokkal kevesebb információt nyújtanak a ciklonokban található légnyomás és sűrűség 3D-s szerkezeteiről. Ezek a jellemzők gyakran kulcsfontosságúak a vihar jövőbeli kialakulásának előrejelzésében.
Tanaka csapata kimutatta, hogy a muográfia gyorsan fejlődő technikája felhasználható a viharok 3D-s tanulmányozására. Megközelítésük a müonok sokaságát használja, amelyek akkor keletkeznek, amikor kozmikus sugarak ütköznek a felső légkör atomjaival. A müonok többsége ezután a Föld felszínére utazik, ahol kimutathatók.
Csillapítás mérése
A muográfia azt a tényt használja ki, hogy egyes müonok elnyelődnek, amikor eljutnak a Föld detektoraihoz – a légkör, a tenger és még a szilárd szerkezetek, például az épületek is. A fizikusok ki tudják számítani a kozmikus müonok keletkezésének sebességét, így tudják, hányra kell számítani a földön – így megállapítható, hogy az út során mekkora csillapítás következik be.
A muográfia méri ezt a csillapítást, és ezt az információt felhasználja arra, hogy képet alkosson a közbeeső szerkezetről. Eddig a technikát arra használták ábrázolja a belső teret egy egyiptomi piramis és figyeli a vízmélységet a Tokiói-öbölben.
Tanaka és munkatársai most a muográfia segítségével nyolc tájfunt tanulmányoztak, amelyek 2016 és 2021 között sújtották a japán várost, Kagoshimát. A ciklonokon belüli levegő sűrűségére összpontosítottak – a sűrűbb levegő több müont nyel el.
Függőleges profilok
A kutatók a földön lévő szcintillátor-detektorok hálózatával függőleges profilokat építettek fel a viharon belüli levegő sűrűségéről, miközben rögzítik a sűrűség időbeli alakulását. A detektorok egyértelműen megmutatták, hogy a tájfunok meleg, alacsony nyomású magjait hideg, magas nyomású külső részek veszik körül. Ezeket a struktúrákat önmagában a műholdfelvételeken nem lehet kimutatni.
A prototípusdetektor kozmikus müonokat használ a szállítókonténerek átvizsgálására
A csapat további fejlesztéseket hajt végre detektorhálózatán, amely lehetővé teszi a légköri müonok több irányból történő észlelését. Ezzel a frissítéssel Tanaka és munkatársai azt remélik, hogy a muográfia segítségével akár 300 km távolságból is észlelhető vihar, és valós időben előrejelezhető a jövőbeli fejlődésük. Műholdképekkel és barometriai adatokkal kombinálva ez végső soron sokkal pontosabb korai figyelmeztető rendszerekhez vezethet a trópusi ciklonok számára – létfontosságú időt biztosítva a közösségeknek a közelgő természeti katasztrófákra való felkészüléshez.
A kutatás leírása a Tudományos jelentései.
