Una nuova tecnica consente ai ricercatori di caratterizzare il materiale nucleare che si trovava in un luogo anche dopo che il materiale nucleare è stato rimosso, una scoperta che ha implicazioni significative per la non proliferazione nucleare e le applicazioni di sicurezza.

"Fondamentalmente, possiamo vedere materiale nucleare che non c'è più, "dice Robert Hayes, autore principale dell'articolo che descrive il lavoro e professore associato di ingegneria nucleare presso la North Carolina State University. "Per esempio, potremmo identificare e caratterizzare una bomba sporca sulla base di campioni prelevati da una stanza in cui si trovava la bomba un anno fa.

"Questo è uno strumento prezioso per i soccorritori, autorità di non proliferazione nucleare e medicina legale, perché ci permette di ottenere un'istantanea approssimativa delle dimensioni di una sorgente di radiazioni, dove si trovava, quanto è radioattivo, e che tipo di materiale radioattivo è, "dice Hayes.

La tecnica sfrutta il fatto che il materiale radioattivo cambia la disposizione degli elettroni di valenza - o elettroni esterni - nei materiali isolanti, come mattoni, porcellana, vetro – anche caramelle dure. Fondamentalmente, la radiazione sposta gli elettroni nei siti di difetto nella struttura cristallina di questi materiali.

Prelevando campioni di più materiali in una stanza, applicando tecniche convenzionali di dosimetria delle radiazioni, e valutare come sono organizzati gli elettroni in quei siti di difetto, i ricercatori possono determinare la presenza e la forza di qualsiasi materiale nucleare presente in quella stanza.

"Se i campioni sono stati prelevati a intervalli regolari in uno schema a griglia, il relativo profilo di dose di radiazione può essere utilizzato per triangolare dove nella stanza si trovava la sorgente, in tre dimensioni, "Dice Hayes. "Può anche fornire un'idea molto approssimativa della dimensione fisica della sorgente, ma dipende da vari fattori, ad esempio quanto fosse vicina la fonte ai materiali da campionare."

Prelevando un campione del materiale isolante, e misurare la dose di radiazione a varie profondità nel materiale, le ricerche possono anche accertare quale tipo di sorgente di radiazioni fosse presente. Ciò è possibile perché diversi materiali radioattivi hanno distribuzioni caratteristiche dei raggi gamma, raggi X, eccetera., e ogni tipo di energia penetra nei materiali con forza diversa.

"Questo non è estremamente preciso, ma ci permette di rispondere a domande importanti. Per esempio, distinguere tra diversi tipi di materiale nucleare come quello naturale, medico, industriale, e materiali nucleari "speciali", questi ultimi utilizzati per armi nucleari, "dice Hayes.

"Questa è una prova del concetto, " Afferma Hayes. "Ora siamo concentrati sull'esplorazione dei suoi limiti di rilevamento insieme alla risoluzione spaziale ed energetica, e come utilizzare questo approccio andando avanti.

"Ma questo è un grosso problema per gli sforzi di non proliferazione nucleare, perché significa che non puoi più maneggiare materiale nucleare in segreto, " aggiunge Hayes. "Significa che il mondo è ora densamente ricoperto da spettrometri a raggi gamma integrati a bassa risoluzione, così possiamo sempre tornare indietro e misurare ciò che era presente. Non ci si nasconde".

La carta, "Imaging retrospettivo e caratterizzazione di materiale nucleare, " è pubblicato sulla rivista Fisica della salute . Il documento è stato co-autore di Sergey Sholom dell'Oklahoma State University.