Ricerca, una Tac a muoni per ispezionare i container nei porti

Red
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Image from askanews web site
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Roma, 3 feb. (askanews) - La tomografia muonica potrebbe rivelarsi utile per ispezionare i container nei porti e accertarsi che al loro interno non si nascondano materiali radioattivi. A dimostrarlo il prototipo messo a punto da un team guidato da Francesco Riggi dell'Università di Catania, descritto in un articolo pubblicato la settimana scorsa su The European Physical Journal Plus, e di cui si legge su Media Inaf, il notiziario online dell'Istituto nazionale di astrofisica.

Il nome - tomografia muonica - può far pensare a un apparato fantascientifico, ma in realtà è una tecnica ben collaudata - i primi impieghi risalgono agli anni Sessanta del secolo scorso - e non troppo diversa da una normale Tac a raggi X come quella che si può fare in ogni ospedale. Solo che al posto dei raggi X qui si usano i muoni: "una sorta di grossi elettroni", spiegava l'estate scorsa a Media Inaf uno dei ricercatori che hanno firmato quest'ultimo studio su Epj Plus, Domenico Lo Presti dell'Università di Catania, "che, muovendosi a velocità prossime a quella della luce, riescono non solo a raggiungere la superficie della Terra - tanto per farsi un'idea, ne passano costantemente circa cento al secondo per ogni metro quadro - ma anche ad attraversare grandi spessori".

Grandi spessori come possono essere - appunto - quelli di un container. I muoni, riuscendo a penetrare molto più in profondità dei raggi X, possono attraversare un container senza alcuna difficoltà. A patto di non incrociare nuclei pesanti. In tal caso la loro traiettoria viene deviata di un angolo caratteristico. Ecco così che, confrontando la traiettoria d'ingresso con quella d'uscita, è possibile risalire non solo all'eventuale presenza ma anche alla posizione - all'interno del container ispezionato - di materiale radioattivo.

"La tecnica è in grado in distinguere elementi a basso/medio numero atomico, quali ad esempio materiali ferrosi comunemente presenti all'interno di container, da elementi con alto numero atomico, potenziali minacce per la sicurezza pubblica, quali ad esempio uranio o plutonio", spiega a Media Inaf Simone Riggi dell'Inaf di Catania, fra i coautori dello studio. "Tale metodologia consente anche l'identificazione di materiali come piombo o tungsteno, che potrebbero essere utilizzati per schermare - e quindi occultare - materiali radioattivi all'interno del container".

Ed è infatti proprio con il piombo - "un blocco di piombo di 20 x 20 x 10 cm - precisa Riggi - anche perché reperire uranio in giro non è facile..." - che il team catanese ha misurato le prestazioni del prototipo descritto su EpJ Plus: un tomografo muonico con un'area di rilevamento di 18 metri quadri, sufficiente quindi per ispezionare un container di dimensioni standard.

I muoni che si impiegano per queste scansioni - prosegue Media Inaf - hanno alcuni vantaggi rispetto ai raggi X, ma anche alcuni limiti. Essendo prodotti dall'interazione fra i raggi cosmici e l'atmosfera terrestre, bisogna fare con quelli che ci sono, e non sono tantissimi, anzi: sono piuttosto rari. Dunque per ispezionare un intero container occorre ancora parecchio tempo.

"Il tempo di scansione dipende essenzialmente da quanti muoni vengono effettivamente misurati rispetto a quelli che colpiscono la superficie del rivelatore", spiega un altro dei coautori dello studio, Giovanni Bonanno, anche lui dell'Inaf di Catania. "Al momento, il prototipo di tomografo realizzato utilizza fotosensori al silicio di tipo SiPM di vecchia generazione, e impiega tipicamente qualche ora per ispezionare un container. Ovviamente questo tempo non è ancora in linea con le aspettative delle autorità portuali (10-15 minuti). Ma in questi ultimi anni il settore dei fotosensori SiPM ha subito un miglioramento impressionante, grazie ad applicazioni veramente esigenti come quelle mediche - per esempio, la Pet - o quelle astronomiche - per esempio, gli esperimenti Cta e Astri. Sostituendo semplicemente gli attuali fotosensori con SiPM di nuova generazione già disponibili sul mercato, sicuramente si riuscirà a ottenere un tempo di scansione di un intero container di circa 10-15 minuti, in linea con quanto aspettato".