Το NMR θα μπορούσε να βοηθήσει να ξεκαθαριστούν γρήγορα οι νάρκες της ξηράς

Από σελίδα του PhysicsWeb, 17 Απριλίου 2002

Οι νάρκες ξηράς θα μπορούσαν να καθαριστούν γρηγορότερα με μια νέα τεχνική βασισμένη στην πυρηνική μαγνητική αντήχηση (NMR). Οι περισσότεροι ανιχνευτές των ναρκών ξηράς βασίζονται στο θαμμένο μέταλλο, αλλά αυτές οι συσκευές μπορεί να είναι ανεπαρκείς επειδή ανιχνεύουν επίσης και τα σκουριασμένα καρφιά. Η τεχνική που αναπτύχθηκε από τον Markus Nolte του Πανεπιστημίου του Ντάρμσταντ στη Γερμανία και τους συναδέλφους του θα μπορούσε να λύσει αυτό το πρόβλημα με την ανίχνευση του αζώτου στο εκρηκτικό TNT, το οποίο είναι ιδιαίτερα δύσκολο να ανιχνευτεί (Μ. Nolte και λοιποί Phys. Appl. Phys. 35 939).

Οι κατασκευαστές των ναρκών ξηράς χρησιμοποιούν σκόπιμα λίγο μέταλλο στις συσκευές τους για να τους καταστήσουν δύσκολους στην ανίχνευση με τους συμβατικούς ανιχνευτές. Οι φυσικοί αντιμετώπισαν αρχικά αυτό το πρόβλημα με μια τεχνική βασισμένη στην "πυρηνική αντήχηση", η οποία ανιχνεύει το άζωτο που περιέχουν οι περισσότερες εκρηκτικές ύλες. Όταν η εκρηκτική ύλη τοποθετείται σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, τα spins των πυρήνων του αζώτου ευθυγραμμίζονται, και εκπέμπουν ένα χαρακτηριστικό σήμα όταν διακόπτεται το πεδίο.

Αλλά η δύναμη αυτού του σήματος εξαρτάται από τη κρυσταλλική δομή της εκρηκτικής ύλης, και η TNT - ή τρινιτρουόλη - που χρησιμοποιείται ευρέως στα ορυχεία, παράγει μόνο ένα ασθενές σήμα. Αυτό σημαίνει ότι η μέθοδος αυτή μπορεί να επισημάνει τις νάρκες κατά των δεξαμενόπλοιων, οι οποίες περιέχουν περίπου πέντε χιλιόγραμμα TNT, αλλά όχι τις νάρκες κατά προσωπικού, οι οποίες περιέχουν περίπου εκατό φορές λιγότερη.

Για να λύσουν το πρόβλημα, ο Nolte και οι συνάδελφοι του ανέπτυξαν μια συσκευή βασισμένη σε ένα πυρηνικό φαινόμενο γνωστό ως cross-relaxation. Οι ερευνητές χρησιμοποιούν ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο για να ευθυγραμμίσουν - ή "να πολώσουν" - τις περιστροφές των πυρήνων του υδρογόνου που είναι σε ένα δείγμα της εκρηκτικής ύλης. Το μαγνητικό πεδίο έπειτα μειώνεται έως ότου πέφτουν οι πυρήνες υδρογόνου σε ένα ενεργειακό επίπεδο που ταιριάζει με αυτό των πυρήνων του αζώτου στο δείγμα. Σε αυτό το σημείο, οι πυρήνες υδρογόνου "μεταφέρουν" κάποια από την πόλωσή τους στους πυρήνες του αζώτου.

Το μαγνητικό πεδίο αυξάνεται έπειτα στο αρχικό επίπεδό του και οι ερευνητές μετρούν την πόλωση των πυρήνων του υδρογόνου. Αυτό αποκαλύπτει τον αριθμό των πυρήνων του αζώτου που ήταν παρόντα στο δείγμα, και η μέθοδος αυτή είναι αρκετά ευαίσθητη για να ανιχνεύσει τόση μικρή ποσότητα όσο μισό γραμμάριο TNT.

Ο Nolte και οι συνάδελφοι του τονίζουν ότι η τεχνική τους έχει καταδειχθεί μόνο στο εργαστήριο, και λένε ότι θα είναι δύσκολο να φτιαχτεί μια πρακτική συσκευή. Αλλά είναι πολύ αισιόδοξοι για τη δυνατότητα της μεθόδου τους. "Η τεχνική παρέχει σε μας ακριβή αποτελέσματα, που ελπίζουμε ότι κάποια μέρα θα σώσει πολλές ζωές," λέει το μέλος της ομάδας Alexei Privalov