بلورات بولندية حلّقت حول القمر مع أوريون ترصد إشعاعًا خافتًا

عادت بلورات صغيرة طُوّرت في مدينة كراكوف إلى الأرض بعد أن دارت حول القمر على متن مركبة أوريون، وهي تحمل آثار الإشعاع الكوني. وعرض علماء بولنديون نتائج التحليل، وتفيد بأن هذه الكواشف قادرة على التقاط إشارات لا ترصدها المستشعرات التقليدية.

تجربة MARE على متن أرتميس 1

نفّذت ناسا مهمة أرتميس 1 غير المأهولة في نوفمبر 2022. دارت أوريون حول القمر وعادت إلى الأرض بعد أكثر من 25 يومًا. وحملت المركبة نموذجين للجسم البشري (فانتوم) من مواد تحاكي الأنسجة، هما هيلغا وزوهار، وُزّع داخلهما أكثر من 10 آلاف كاشف إشعاع.

وشارك معهد الفيزياء النووية التابع للأكاديمية البولندية للعلوم في كراكوف في تجربة MARE، إذ وفّر نحو 600 كاشف حراري ضوئي ومجموعة من عشرات المستشعرات الفلورية التجريبية المصنوعة من بلورات فلوريد الليثيوم. وطوّر فريق البروفيسور بافيل بيلسكي، بالتعاون مع المركز الألماني DLR، طريقة لقراءة معلومات الإشعاع بطاقات مختلفة من هذه البلورات. ونُشرت النتائج في دورية Radiation Measurements.

بلورة بدل البلاستيك

الكواشف سلبية لا تحتاج إلى طاقة كهربائية، وتتم القراءة في المختبر بعد العودة. فعندما يمر جسيم مشحون في البلورة يُنتج مراكز لونية، وإذا أُضيئت بالضوء الأزرق أطلقت وميضًا أحمر يُرى تحت المجهر. وتبلغ أبعاد البلورات عادةً نحو 3 مم طولًا وعرضًا و1 مم سماكة، ونُمّيت بطريقة تشوخرالسكي. وخلافًا لكواشف الآثار البلاستيكية، لا تتطلب حفرًا كيميائيًا قبل الفحص.

قدّمت التقنيتان صورة متقاربة للإشعاع في نطاق واسع من الطاقات. لكن البلورات سجّلت أيضًا آثارًا عند انتقال طاقة خطي (LET) نحو 4.5 كيلو إلكترون فولت لكل ميكرومتر، بينما ترصد الكواشف البلاستيكية عادةً الجسيمات فوق نحو 10 كيلو إلكترون فولت لكل ميكرومتر.

الجرعات والقيود

تشير القياسات إلى أن الجرعات الكلية قرب القمر أعلى منها في المدار الأرضي المنخفض، لكن الفارق أقل مما كان متوقعًا. وتوزعت الجرعة داخل النموذجين بشكل متجانس نسبيًا لأن الإشعاع المجري عالي الطاقة ينفذ عبر الجسم كله.

ولا تزال الطريقة غير مكتملة. فلا يمكن بعد تحويل أضعف الآثار إلى جرعة بدقة، كما بالغت البلورات في تقدير النتائج مقارنة بالمستشعرات التقليدية عند الجسيمات التي تنقل طاقة كبيرة جدًا. ويواصل العلماء العمل على المعايرة وعلى أخذ اختلاف اتجاهات وصول الجسيمات في الحسبان.