A projekt címe:

Müográfiai műszerfejlesztés

A projekt rövid leírása:

Tématerületi kutatásunk célja magas technológiai szintű müográfiai műszerek megalkotása, szakértő tudományos és ipari partnerekkel együttműködve az alkalmazhatóság széles körű demonstrálása, eljutva az ipari partnerek felé történő technológia-transzfer megvalósításáig.

A projekt összefoglalása:

A müográfia a részecskefizikai észlelőrendszerek innovatív alkalmazása geológiai és ipari objektumok belső struktúrájának leképezésére. Ennek alapját a világűrből folyamatosan érkező részecskék jelentik, amelyek nagy áthatolóképességük miatt több métertől több száz méterig adnak szerkezeti információt, akkor is, ha más módszerek alkalmatlannak bizonyulnak. Jelen pályázat célja az idehaza kifejlesztett detektorok műszer-szintű fejlesztése, amivel a technológia és a hazai tudásbázis a kutatási fázisból ipari irányba tud lépni.

A kozmikus sugárzás földfelszínt elérő komponense főként müon nevű részecskékből áll, amelyek folyamatosan energiát veszítve hatolnak be mélyen a talajba. Ezen részecskék egyedi mérésével az elnyelő anyagmennyiség meghatározható, az anomáliák lokalizálhatóak, hasonlóan egy Röntgenképhez -- akár egy hegy méretű objektumról.

A müográfia az ipari technológiák és a számítástechnikai eszközök fejlődésének köszönhetően az elmúlt 15 évben vált önálló, rendkívül gyorsan fejlődő tudományággá, a módszer segítségével feltérképezhető vulkánok vagy piramisok belső szerkezete (Morishima, Nature 2017), használható földalatti üregrendszerek megkeresésére, bányászati felderítéshez és rekultivációhoz, valamint akár erősen sugárterhelt területek átvilágítására.

A fenti elnyelődéses müográfián túl létezik még két kapcsolódó módszer. Több detektor segítségével a müonok szóródásának mérésével a rejtett nagy rendszámú anyagok kimutathatóak, így kamionok és rakományok nemzetvédelmi célú ellenőrzésére használható. Emellett a céltárgyban keletkezett másodlagos részecskék mérése egy új roncsolásmentes anyagvizsgálati módszer alapja.

Jelen projekt a Wigner Fizikai Kutatóközpontban az Innovatív Detektorfejlesztő “Lendület” Kutatócsoport vezetésével valósul meg, amely részecskefizikai detektorok kutatásával és fejlesztésével foglalkozik, alapkutatási és alkalmazott fizikai kísérletekhez, beleértve müográfiai rendszereket. Az általunk fejlesztett részecske-nyomkövetőkből épített hordozható müográfot több hazai és külföldi, természetes és mesterséges föld alatti szerkezet (barlangok illetve bányák) feltárására használtuk. A világ legnagyobb müográfiai berendezése az aktív Sakurajima vulkánt figyelő nyomkövető (Sakurajima Muography Observatory) japán- magyar együttműködéssel jött létre, és teljes egészében a Wigner FK-ban fejlesztett detektortechnológiát használja. A másodlagos részecskék mérésre az első kísérlet pedig szerb- magyar kollaborációban épült.

A világ minden táján számos kísérleti részecskefizikai csoport igyekszik versenybe szállni ezen a még kutatás-fejlesztés alatt álló erősen iparközeli területen. Csoportunkat sikerei a nemzetközi élvonalba emelik, amit európai és tengerentúli kollaborációk és mérési felkérések is megerősítenek. Ezen hazai szakértelem a várható ipari nyitással kialakuló versenyhelyzetben jelenleg komoly előnyt jelent.

A müográfia tudományos alapkérdéseinek kutatására elnyertük az OTKA támogatását (FK-135349), míg a konkrét nemzetközi alkalmazások együttműködési formában való kivitelezéséhez elnyertük az ELKH Kiemelt Téma felhívást (ELKH-SA-88/2021). Jelen pályázat a megalapozó kutatási-fejlesztési és tudományos kérdéseken túlmutató ipari alkalmazhatósághoz kapcsolódik: célja egy müográfiai műszer-portfólió kifejlesztése, és az eszközök technológiai transzfere ipari partnerek felé.

A futó és tervezett terepi mérések ezen projekt szempontjából elsődleges célja a valós körülmények közötti tapasztalatszerzés, valamint a felhasználói oldalról lényeges hardveres és szoftveres kulcselemek beazonosítása. A pályázat finanszírozásával magas TRL-szintű (TRL5 ill. TRL7) detektorokkal végezhetjük el a módszertani validálást, így lépve előre az ipari gyárthatóság felé. A tervezett mérések a mügráfiai tématerület jelentős részét lefedik (ezek mindegyikét meg tervezzük valósítani):