A vulkánkitörések nem jósolhatók meg előre, mert nem láthatunk a potenciálisan tűzokádó hegyek belsejébe. Ez mindenesetre így volt idáig. Nemrég azonban tudósok megalkották a geológiai „röntgenkamera” egy olyan prototípusát, amely enyhén ionizált gázzal van megtöltve. Az ilyen gázok a részecskék észlelése során játszanak fontos szerepet, mert bizonyos mértékben képesek a gáztéren áthaladó részecskék nyomainak leképzésére. A berendezést jelenleg a Sakurajimán, az egyik legaktívabb japán vulkánon tesztelik. Az utolsó nagyobb kitörést 2016-ban jegyezték fel. 

Szupergyors müonok

Egy 1117 méter magas hegyet azonban nem lehet egyszerűen röntgensugarakkal átvilágítani. A kutatók ehelyett sugárforrásként a világegyetemből állandóan a Földünket bombázó müonokat használják. Négyzetméterenként és másodpercenként néhány száz ilyen negatív töltésű szubatomi részecske hullik a földre. Ezek megközelítőleg fénysebességgel mozognak, és a vastag kőzetrétegeken is áthatolnak. Ennek során nem csak fentről érkeznek, hanem minden irányból. Közülük néhány áthatol a vulkánon is. A kőzetrétegek típusától függően a száguldó müonok egy része elnyelődik vagy eltérül. Amennyiben a detektor felfogja a fennmaradó részeket, ezek különböző jellemző eloszlási jellegzetességeket mutatnak. Ilyen módon a kiszámított képen például világosan felismerhető a Sakurajima magmakamrája. 

A „müonkamera” tulajdonképpen egy gázzal töltött ionizációs detektor - egy olyan berendezés, amelyet a részecskefizikában elektromosan töltött részecskék kutatására használnak. Alapvető alkotórésze valóban egy kamra (latinul camera), amelyen áthatolnak a részecskék. A könnyen ionizálódó gáz segít abban, hogy a müonok nyoma követhető legyen, és röppályájuk alapján meghatározható legyen a kívánt kép. 

Hegesztési gáz csúcskutatáshoz

A detektor a Magyar Tudományos Akadémia Wigner Fizikai Kutatóközpont Nagyenergiás Fizikai Osztályáról származik, amely többek között ilyen detektorok fejlesztésére specializálódott. „Ezt az eszközt, a müontomográfot a Sakurajimától körülbelül két kilométerre állítottuk fel”, magyarázza Hamar Gergő fizikus. „A hegy belsejéről készült képek öt milliméter felbontásúak. Ez azt jelenti, hogy például a magmakamrán belül nagyon kicsi térbeli változásokat is megfigyelhetünk.” A résztvevő geológusokkal együtt a tudósok abban reménykednek, hogy ilyen adatok alapján a vulkán aktivitását érintő megállapításokat is tehetnek. 

A berendezés körülbelül két liter gázt használ óránként. Ennek során szén-dioxid és argon standard keverékéről van szó, a Ferroline C18-ról. Ez a hegesztési gáz terepi körülmények között, trópusi nyár és hideg tél esetén is megbízható módon, könnyen használható, és megfelelően jó eredményeket biztosít. A relatív kevés müon megfelelő irányból történő felfogásához hosszú „expozíciós idők” szükségesek, a gáznak ezért nem kell megfelelnie a legmagasabb követelményeknek.
Magyarországi laborjaikban és az alapkutatásban – például a genfi CERN-ben – a tudósok ezzel szemben különleges, nagytisztaságú gázokat használnak ahhoz, hogy a szupergyors pillanatfelvételek alapján a részecskenyomokkal összefüggésben optimális információkat nyerjenek. A Messer többek között a legnagyobb tisztaságú argont, héliumot, neont, kripton és nitrogént szállítja az akadémiai intézetek számára.

KÉRDÉSE VAN? VEGYE FEL VELÜNK A KAPCSOLATOT!