Le premier capteur de rayons cosmiques du genre observe avec succès les vagues du tsunami

Le premier capteur de rayons cosmiques du genre observe avec succès les vagues du tsunami

Tunnel de la baie de Tokyo. Un diagramme en coupe détaille la situation du tunnel sous la baie de Tokyo et l’étoile bleue marque l’emplacement des instruments muographiques. Crédit : Tanaka et al.

Des particules hautement énergétiques appelées muons sont toujours présentes dans l’atmosphère et traversent facilement même des objets massifs. Des détecteurs sensibles installés le long du tunnel de la baie de Tokyo mesurent les muons traversant la mer au-dessus d’eux. Cela permet de calculer les variations du volume d’eau au-dessus du tunnel. Pour la première fois, cette méthode a été utilisée pour détecter avec précision un léger tsunami suite à un typhon en 2021.

Pendant le temps qu’il vous faudra pour lire cette phrase, environ 100 000 particules de muons auront traversé votre corps. Mais ne vous inquiétez pas, les muons traversent la matière ordinaire sans danger, et ils peuvent aussi être extrêmement utiles. Le professeur Hiroyuki Tanaka de Muographix à l’Université de Tokyo a fait sa carrière en explorant les applications des muons. Il les a utilisés pour voir l’intérieur des volcans et même détecter des preuves d’anciens tremblements de terre. Récemment, Tanaka et son équipe internationale de chercheurs se sont concentrés sur les phénomènes météorologiques, en particulier les tsunamis.

En septembre 2021, un typhon s’est approché du Japon par le sud. En s’approchant de la terre, il a apporté avec lui la houle de l’océan, des tsunamis. À cette occasion, ils étaient assez doux, mais tout au long de l’histoire, les tsunamis ont causé de gros dégâts dans de nombreuses zones côtières du Japon. Alors que l’énorme houle se déplaçait dans la baie de Tokyo, quelque chose s’est produit à un niveau microscopique presque imperceptible. Les particules de muons atmosphériques, générées par les rayons cosmiques de l’espace lointain, étaient légèrement plus dispersées par le volume supplémentaire d’eau qu’elles ne le seraient autrement. Cela signifie que la quantité de muons traversant la baie de Tokyo variait à mesure que l’océan gonflait.

Le premier capteur de rayons cosmiques du genre observe avec succès les vagues du tsunami

Laboratoire sous-marin. La plaque d’or commémore l’installation. C’est probablement le seul tunnel routier public au monde qui est aussi un laboratoire scientifique en activité. Crédit : Tanaka et al.

“Le détecteur profond sous-marin hyper kilométrique du fond marin de la baie de Tokyo (TS-HKMSDD) est le premier observatoire de muons sous-marin au monde, et il a détecté une activité variable des muons pendant le tsunami”, a déclaré Tanaka. “Cette variation correspond aux houles océaniques qui ont été mesurées par d’autres méthodes. La combinaison de ces lectures signifie que nous pouvons utiliser des données muographiques pour modéliser avec précision les changements du niveau de la mer, en contournant d’autres méthodes qui présentent des inconvénients.”

Il existe d’autres moyens de mesurer les changements du niveau de la mer, avec des mécanismes physiques tels que des marégraphes, des satellites, des bouées ou des capteurs sur le fond marin lui-même. Mais le TS-HKMSDD et les futurs instruments basés sur celui-ci, installés dans des tunnels sous-marins, peuvent être moins chers à construire et à exploiter, plus faciles d’accès, et ils ne souffrent pas d’usure physique car ils n’ont pas de pièces mobiles. Mais surtout, les données de TS-HKMSDD sont à la fois en temps réel et très précises, deux critères clés qui pourraient les rendre adaptées à un système d’alerte précoce fiable.

“Grâce au succès des premiers tests comme celui-ci, des systèmes similaires sont déjà testés au Royaume-Uni et en Finlande”, a déclaré Tanaka. “De toute évidence, une entreprise comme celle-ci présente des défis et l’installation d’instruments délicats dans un tunnel très fréquenté peut être difficile. Mais nous sommes reconnaissants de la coopération des agences responsables du tunnel de la baie de Tokyo. À ma connaissance, le tunnel est maintenant la première route nationale active au monde définie comme un laboratoire.”

La présente étude est publiée dans Rapports scientifiques. Tanaka et son équipe ont de nombreuses autres façons d’utiliser les muons, y compris un moyen possible de synchroniser avec précision l’heure autour du monde et, en rapport avec cela, un système de positionnement spatial beaucoup plus précis que le GPS actuel.


Combiner la muographie avec la technologie existante pour améliorer les prévisions des éruptions volcaniques


Plus d’information:
Hiroyuki KMTanaka et al, Oscillation périodique du niveau de la mer dans la baie de Tokyo détectée avec le détecteur profond sous-marin hyperkilométrique du fond marin de la baie de Tokyo (TS-HKMSDD), Rapports scientifiques (2022). DOI : 10.1038 / s41598-022-10078-2

Fourni par l’Université de Tokyo

Citation: Le premier capteur de rayons cosmiques du genre observe avec succès les vagues du tsunami (13 avril 2022) récupéré le 13 avril 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-04-first-of-its-kind-cosmic- ray-sensor-successfully.html

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