Orion ile Ay'ı dolaşan Polonya kristalleri zayıf radyasyonu yakaladı

Krakow'da geliştirilen minik kristaller, Orion uzay aracıyla Ay'ın çevresinde uçtu ve kozmik radyasyon izleriyle birlikte Dünya'ya döndü. Polonyalı bilim insanları analiz sonuçlarını açıkladı: Bu dedektörler, geleneksel sensörlerin kaydedemediği sinyalleri algılayabiliyor.

Artemis I'deki MARE deneyi

NASA'nın mürettebatsız Artemis I görevi Kasım 2022'de gerçekleşti. Orion Ay'ın çevresini dolaştı ve 25 günü aşkın sürenin ardından Dünya'ya döndü. Araçta, doku özelliklerini taklit eden malzemelerden yapılmış iki insan vücudu modeli (fantom), Helga ve Zohar, bulunuyordu. Bunların içine 10 binden fazla radyasyon dedektörü yerleştirildi.

MARE deneyine katılan Polonya Bilimler Akademisi Nükleer Fizik Enstitüsü (Krakow) yaklaşık 600 termolüminesans dedektörü ve lityum florür kristallerinden yapılmış onlarca deneysel floresans sensörü sağladı. Prof. Paweł Bilski'nin ekibi, Alman DLR ile birlikte bu kristallerden farklı enerjili radyasyon bilgisini okuyan bir yöntem geliştirdi. Sonuçlar Radiation Measurements dergisinde yayımlandı.

Plastiğe karşı kristal

Dedektörler pasif çalışıyor: güç gerektirmiyor, okuma laboratuvarda yapılıyor. Yüklü bir parçacık kristalde renk merkezleri oluşturuyor; mavi ışıkla uyarılınca bunlar mikroskop altında görülen kırmızı floresans yayıyor. Kristaller genellikle yaklaşık 3 mm uzunluğunda ve genişliğinde, 1 mm kalınlığında; Czochralski yöntemiyle büyütüldü. Plastik izli dedektörlerin aksine kimyasal aşındırma gerektirmiyor.

İki teknoloji geniş bir enerji aralığında benzer bir tablo verdi. Ancak kristaller, doğrusal enerji aktarımı (LET) yaklaşık 4,5 keV/mikrometre olan izleri de kaydetti; plastik dedektörler genellikle yaklaşık 10 keV/mikrometrenin üzerindeki parçacıkları görüyor.

Dozlar ve sınırlamalar

Ölçümlere göre Ay çevresindeki toplam dozlar alçak Dünya yörüngesindekinden yüksek, ancak fark sanıldığı kadar büyük değil. Yüksek enerjili galaktik radyasyon tüm vücuttan geçebildiği için fantomların içindeki doz görece homojen dağıldı.

Yöntem henüz kusursuz değil. En zayıf izler henüz doğru biçimde doza çevrilemiyor ve çok yüksek enerji aktaran parçacıklarda kristaller geleneksel sensörlere göre sonuçları olduğundan yüksek gösterdi. Bilim insanları kalibrasyon ve parçacıkların farklı yönlerden gelmesinin etkisi üzerinde çalışmayı sürdürüyor.