Une nouvelle technique permet aux chercheurs de caractériser les matières nucléaires qui se trouvaient dans un endroit même après leur retrait, une découverte qui a des implications importantes pour la non-prolifération nucléaire et les applications de sécurité.

"Essentiellement, nous pouvons voir du matériel nucléaire qui n'est plus là, " dit Robert Hayes, auteur principal de l'article décrivant le travail et professeur agrégé de génie nucléaire à la North Carolina State University. "Par exemple, nous avons pu identifier et caractériser une bombe sale sur la base d'échantillons prélevés dans une pièce où se trouvait la bombe il y a un an.

"C'est un outil précieux pour les secouristes, les autorités de non-prolifération nucléaire et la criminalistique, car il nous permet d'obtenir un aperçu approximatif de la taille d'une source de rayonnement, où il se trouvait, à quel point il est radioactif, et de quel type de matière radioactive il s'agit, " dit Hayes.

La technique tire parti du fait que la matière radioactive modifie la disposition des électrons de valence - ou électrons externes - dans les matériaux isolants, comme la brique, porcelaine, verre – même des bonbons durs. Essentiellement, le rayonnement déplace les électrons aux sites de défauts dans la structure cristalline de ces matériaux.

En prélevant des échantillons de plusieurs matériaux dans une pièce, appliquer les techniques conventionnelles de dosimétrie des rayonnements, et évaluer comment les électrons à ces sites de défaut sont organisés, les chercheurs peuvent déterminer la présence et la force de toutes les matières nucléaires qui se trouvaient dans cette pièce.

« Si les échantillons étaient prélevés à intervalles réguliers selon un quadrillage, le profil de dose de rayonnement relatif peut être utilisé pour trianguler l'emplacement de la source dans la pièce, en trois dimensions, " dit Hayes. " Cela peut aussi donner une idée très approximative de la taille physique de la source, mais cela dépend de plusieurs facteurs, comme la proximité de la source avec les matériaux échantillonnés. »

En prélevant une carotte du matériau isolant, et mesurer la dose de rayonnement à différentes profondeurs dans le matériau, les recherches peuvent également déterminer quel type de source de rayonnement était présent. Ceci est possible parce que différentes matières radioactives ont des distributions caractéristiques de rayons gamma, rayons X, etc., et chaque type d'énergie pénètre les matériaux avec une force différente.

"Ce n'est pas extrêmement précis, mais cela nous permet de répondre à des questions importantes. Par exemple, faire la distinction entre différents types de matières nucléaires telles que celles d'origine naturelle, médical, industriel, et les matières nucléaires « spéciales » – ces dernières étant utilisées pour des armes nucléaires, " dit Hayes.

"C'est une preuve de concept, " dit Hayes. " Nous nous concentrons maintenant sur l'exploration de ses limites de détection ainsi que sur la résolution spatiale et énergétique, et comment utiliser cette approche pour aller de l'avant.

"Mais c'est un gros problème pour les efforts de non-prolifération nucléaire, parce que cela signifie que vous ne pouvez plus manipuler de matières nucléaires en secret, " ajoute Hayes. "Cela signifie que le monde est maintenant densément recouvert par des spectromètres à rayons gamma intégrés à basse résolution, nous pouvons donc toujours revenir en arrière et mesurer ce qui était présent. Il n'y a pas de cachette."

Le papier, « Imagerie rétrospective et caractérisation des matières nucléaires, " est publié dans la revue Physique de la santé . Le document a été co-écrit par Sergey Sholom de l'Université d'État de l'Oklahoma.