Muon kosmik telah digunakan untuk menggambarkan struktur jauh di dalam badai tropis, menurut tim peneliti internasional. Dipimpin oleh Hiroyuki Tanaka di Universitas Tokyo, tim menggunakan jaringan detektor muon untuk mengidentifikasi perbedaan kepadatan udara dalam beberapa topan. Melalui perbaikan lebih lanjut, pendekatan mereka dapat memberikan informasi penting untuk sistem peringatan dini untuk badai parah.
Siklon tropis seperti topan dan angin topan menyebabkan banyak kerusakan – dan terkadang hilangnya nyawa – di sebagian besar garis lintang bumi yang lebih rendah. Akibatnya, orang mengandalkan sistem peringatan yang dapat memprediksi kekuatan dan lintasan badai seakurat mungkin. Saat ini, prakiraan sangat bergantung pada citra satelit. Ini dapat memberikan pandangan udara terperinci tentang pola udara yang berkembang tetapi menawarkan jauh lebih sedikit informasi tentang struktur 3D tekanan udara dan kepadatan yang terkandung dalam siklon. Fitur-fitur ini seringkali penting untuk memprediksi bagaimana badai akan berkembang di masa depan.
Tim Tanaka telah menunjukkan bahwa teknik muografi yang berkembang pesat dapat digunakan untuk mempelajari badai dalam 3D. Pendekatan mereka menggunakan banyak muon yang dihasilkan ketika sinar kosmik bertabrakan dengan atom di bagian atas atmosfer. Sebagian besar muon ini kemudian akan melakukan perjalanan ke permukaan bumi, di mana mereka dapat dideteksi.
Mengukur redaman
Muografi mengambil keuntungan dari fakta bahwa beberapa muon diserap saat mereka melakukan perjalanan ke detektor di Bumi – oleh atmosfer, laut, dan bahkan oleh struktur padat seperti bangunan. Fisikawan dapat menghitung tingkat di mana muon kosmik diproduksi, sehingga mereka tahu berapa banyak yang diharapkan di tanah – memungkinkan untuk menentukan berapa banyak redaman yang terjadi di sepanjang jalan.
Muografi mengukur atenuasi ini dan menggunakan informasi tersebut untuk membuat gambar struktur yang mengintervensi. Sejauh ini, teknik tersebut telah digunakan untuk gambar interiornya dari piramida Mesir dan memantau kedalaman air di Teluk Tokyo.
Sekarang, Tanaka dan rekannya telah menggunakan muografi untuk mempelajari delapan topan yang melanda kota Kagoshima di Jepang pada 2016–2021. Mereka fokus pada kepadatan udara di dalam siklon – dengan udara yang lebih padat menyerap lebih banyak muon.
Profil vertikal
Menggunakan jaringan detektor sintilator di darat, para peneliti membangun profil vertikal kerapatan udara di dalam badai, sambil menangkap evolusi waktu kerapatan. Detektor dengan jelas menunjukkan betapa hangat, inti bertekanan rendah di topan dikelilingi oleh bagian luar yang dingin dan bertekanan tinggi. Struktur ini tidak dapat dideteksi dalam citra satelit saja.
Detektor prototipe menggunakan muon kosmik untuk memindai kontainer pengiriman
Tim sedang melakukan perbaikan lebih lanjut pada jaringan detektornya, yang akan memungkinkan pendeteksian muon atmosfer dari berbagai arah. Dengan peningkatan ini, Tanaka dan rekan berharap bahwa muografi dapat digunakan untuk melihat badai dari jarak 300 km, dan memperkirakan perkembangannya di masa depan secara real time. Jika digabungkan dengan citra satelit dan data barometrik, hal ini pada akhirnya dapat menghasilkan sistem peringatan dini yang jauh lebih akurat untuk siklon tropis – memberikan waktu yang vital bagi masyarakat untuk bersiap menghadapi bencana alam yang akan segera terjadi.
Penelitian tersebut dijelaskan dalam Laporan Ilmiah.
