Анализ — это один из фундаментальных инструментов науки, используемый для структурного изучения сложных систем, данных и процессов. В основе анализа лежит разложение явлений или данных на составляющие части, что позволяет лучше понять их структуру, закономерности и взаимосвязи.
") далеко не всегда позволяют уверенно установить, какой именно источник находится перед детектором. Теперь исследователи из Мичиганского университета предложили необычное решение этой проблемы, позаимствовав математические методы из [космологии](https://hanga.su/glossary/cosmology "Космология — это раздел астрофизики, изучающий происхождение, структуру, состав и эволюцию Вселенной в целом. Она опирается на наблюдения космического микроволнового фона, распределения галактик, красного смещения и другие астрофизические данные, позволяющие восстановить картину развития космоса от первых долей секунды после Большого взрыва до современного состояния.
") — науки, изучающей происхождение и эволюцию [Вселенной](https://hanga.su/glossary/universe "Вселенная — это бескрайнее пространство, охватывающее всё существующее: от мельчайших частиц до огромных галактик и звёздных систем. Её возраст оценивается примерно в 13,8 миллиарда лет, начиная с момента Большого взрыва. На протяжении всего этого времени Вселенная расширялась и эволюционировала, формируя сложные структуры, такие как звёзды, планеты и туманности.
"). Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review Applied и уже рассматриваются как важный шаг в развитии технологий обнаружения радиоактивных материалов. Новый подход позволяет идентифицировать источник нейтронного излучения непосредственно по измеренному энергетическому спектру, не полагаясь на косвенные признаки, которые могут быть искажены или полностью скрыты. Нейтроны представляют собой электрически нейтральные частицы, входящие в состав атомных ядер. Именно отсутствие электрического заряда делает их чрезвычайно сложными объектами для регистрации. В отличие от гамма-излучения или рентгеновских лучей, нейтроны не взаимодействуют с веществом столь активно, поэтому их обнаружение требует специальных [детекторов](https://hanga.su/glossary/detector "Детектор — это устройство, предназначенное для обнаружения, регистрации и измерения физических явлений, которые недоступны человеческим чувствам. Он преобразует энергию частиц или волн в электрический сигнал, который затем можно проанализировать с помощью электронных систем и программного обеспечения. Детекторы используются во множестве областей науки и техники — от элементарной физики до космических исследований и медицины.
") и сложной обработки данных. Особую проблему представляет тот факт, что различные источники нейтронов обладают очень похожими энергетическими характеристиками. Например, промышленный радиоизотоп и материал, пригодный для создания ядерного устройства, могут формировать практически одинаковые спектры излучения. Именно поэтому существующие системы часто вынуждены анализировать дополнительные сигналы — гамма-кванты или рентгеновское излучение. Однако такие сигналы значительно легче экранировать, что снижает надежность обнаружения. Новая методика принципиально отличается от традиционного подхода. Вместо анализа косвенных признаков исследователи предложили работать непосредственно с нейтронными спектрами, используя вероятностные методы, которые давно применяются в современной космологии и астрофизике. Подобные математические модели широко используются при изучении гравитационных волн, поиске экзопланет и исследовании самых удаленных [галактик](https://hanga.su/glossary/galaxy "Галактика — это крупная гравитационно связанная система, состоящая из звёзд, межзвёздного газа, пыли, тёмной материи и звездных скоплений. Все компоненты галактики удерживаются общей гравитацией, формируя сложную динамическую структуру. В зависимости от формы и характеристик выделяют несколько основных типов галактик: спиральные, эллиптические и неправильные. Каждая из них имеет свою историю формирования и эволюции, связанную с процессами звездообразования, столкновениями и взаимодействиями с соседними галактическими системами.
"). Во всех этих случаях ученым приходится извлекать полезную [информацию](https://hanga.su/glossary/information "Информация – основа познания, связующая науку, технологии и общество. Она представлена в виде данных, сигналов, знаний и сообщений, передающихся от источника к получателю с помощью различных носителей. В природе информация кодируется ДНК, в технологиях – цифровыми системами, а в культуре – языками и символами.
") из крайне слабых и зашумленных сигналов. Для этого применяется байесовский статистический [анализ](https://hanga.su/glossary/analysis "Анализ — это один из фундаментальных инструментов науки, используемый для структурного изучения сложных систем, данных и процессов. В основе анализа лежит разложение явлений или данных на составляющие части, что позволяет лучше понять их структуру, закономерности и взаимосвязи.
") — один из наиболее мощных инструментов современной обработки экспериментальных данных. Байесовский подход основан на постоянном обновлении вероятности различных гипотез по мере поступления новой информации. Вместо простого ответа «да» или «нет» [алгоритм](https://hanga.su/glossary/algorithm "Алгоритм — это четко определенная последовательность действий, направленная на решение определенной задачи или достижение конкретного результата. В науке, математике и компьютерных технологиях алгоритмы являются основой для автоматизации, анализа данных и разработки искусственного интеллекта.
") оценивает, насколько хорошо экспериментальные данные соответствуют каждой возможной модели, а затем вычисляет вероятность правильности каждого варианта. Исследователи адаптировали эту математическую схему для анализа нейтронного излучения. Алгоритм получает данные от детектора, после чего сравнивает их с библиотекой заранее известных спектров различных источников. Среди них присутствуют, например, калифорний-252, плутоний-бериллий и другие широко используемые нейтронные источники. Далее система автоматически строит несколько возможных сценариев. Она рассматривает вероятность того, что зарегистрированное излучение принадлежит одному конкретному источнику, смеси нескольких материалов или иной комбинации известных вариантов. После этого вычисляется так называемое байесовское доказательство — численная оценка степени соответствия каждой гипотезы экспериментальным данным. На заключительном этапе программа определяет наиболее вероятный источник нейтронов и одновременно рассчитывает уровень статистической достоверности полученного результата. Такой подход позволяет не просто назвать предполагаемый материал, но и количественно оценить уверенность в правильности сделанного вывода. Для проверки эффективности новой технологии ученые провели серию лабораторных [экспериментов](https://hanga.su/glossary/experiment "Эксперимент — это основа научного метода, которая позволяет проверять гипотезы, подтверждать теории и открывать новые законы природы. Это процесс, в ходе которого исследователи изучают, как различные факторы влияют на объект исследования, создавая условия, которые можно контролировать и измерять.
"). В качестве регистратора использовался [детектор](https://hanga.su/glossary/detector "Детектор — это устройство, предназначенное для обнаружения, регистрации и измерения физических явлений, которые недоступны человеческим чувствам. Он преобразует энергию частиц или волн в электрический сигнал, который затем можно проанализировать с помощью электронных систем и программного обеспечения. Детекторы используются во множестве областей науки и техники — от элементарной физики до космических исследований и медицины.
"), содержащий двенадцать сцинтилляционных элементов из органического стекла. При взаимодействии с нейтронами этот материал испускает световые вспышки, которые фиксируются электроникой и используются для восстановления характеристик излучения. В ходе испытаний исследователи поочередно использовали различные источники нейтронов: калифорний-252, плутоний-бериллий, а также их комбинации. Дополнительно моделировались реальные условия эксплуатации. Для этого радиоактивные материалы помещались внутрь свинцовых экранов, которые частично искажали регистрируемые сигналы и усложняли задачу алгоритма. Несмотря на такие ограничения, новая система продемонстрировала исключительно высокую эффективность. Даже при небольшом объеме данных и наличии экранирования алгоритм правильно определял источник нейтронов с вероятностью более 99 процентов. Дополнительно ученые сравнили два различных [метода](https://hanga.su/glossary/method "Метод — это системный подход, который помогает учёным решать сложные задачи и находить ответы на важные вопросы. В науке метод играет ключевую роль, направляя процесс познания и делая его результативным. От правильного выбора метода зависят точность и достоверность полученных данных.
") определения [энергии](https://hanga.su/glossary/energy "Энергия — одно из ключевых понятий физики и фундаментальная характеристика материи. Она выражает способность системы совершать работу, создавать движение или вызывать изменения в окружающем мире. Энергия существует в различных формах — механической, тепловой, электрической, химической, ядерной и других — и может переходить из одной формы в другую, но никогда не исчезает, что отражает закон сохранения энергии.
") нейтронов. Первый основан на измерении [времени](https://hanga.su/glossary/time "Время — это фундаментальная физическая величина, описывающая последовательность событий и меру их длительности. В научной картине мира время рассматривается не как абстрактная категория, а как измеримый параметр, связывающий процессы и определяющий порядок их развития. В классической механике время протекает равномерно и независимо от наблюдателя, однако теория относительности существенно расширила эти представления: скорость движения и гравитация способны изменять течение времени, что подтверждено экспериментально.
") пролета частицы между двумя детекторами, второй использует спектроскопию отдачи, анализируя энергию протонов, возникающих после столкновения нейтронов с веществом сцинтиллятора. Результаты показали, что спектроскопия отдачи обеспечивает более быстрое получение достоверных результатов при значительно меньшем количестве зарегистрированных событий. Практическое значение новой разработки трудно переоценить. Современные системы радиационного контроля используются в морских портах, аэропортах, на сухопутных границах, атомных электростанциях и объектах хранения радиоактивных материалов. Возможность быстро и надежно определить происхождение нейтронного излучения существенно повысит эффективность борьбы с незаконным оборотом ядерных материалов и позволит быстрее принимать решения в чрезвычайных ситуациях. Не менее важным является универсальный характер предложенного подхода. Исследование демонстрирует, что математические методы, первоначально разработанные для изучения происхождения Вселенной, могут успешно применяться для решения прикладных инженерных задач на Земле. Подобное объединение различных научных дисциплин становится одной из характерных особенностей современной науки, когда достижения фундаментальной физики находят применение в технологиях безопасности, медицине, материаловедении и промышленности. Авторы исследования считают, что следующим этапом станет проверка алгоритма в условиях, максимально приближенных к реальной эксплуатации. Предстоит научиться уверенно работать с еще более слабыми сигналами, сложной геометрией объектов, различными типами экранирования и короткими интервалами измерений. Если эти испытания окажутся успешными, новая технология может стать основой следующего поколения интеллектуальных систем радиационного контроля, значительно повысив уровень глобальной ядерной безопасности и эффективность обнаружения потенциально опасных материалов. **Ссылка:** «Идентификация источников нейтронов с использованием спектроскопии отдачи и времяпролетной спектроскопии» [ DOI: 10.1103/v6j6-f4rx.](https://dx.doi.org/10.1103/v6j6-f4rx "DOI: 10.1103/v6j6-f4rx") - [ Нанотехнологии ](https://hanga.su/nanotechnology) - [ Инновации ](https://hanga.su/innovations) - [ Открытия ](https://hanga.su/discoveries) - [ Космос ](https://hanga.su/space) - [ Квантовые технологии ](https://hanga.su/quantum-technologies) - Понравилось: 18 - Похожие материалы: [Искусственный интеллект помог точнее смоделировать рождение тяжёлых элементов при слиянии нейтронных звёзд](https://hanga.su/1985,2026) | [Контрабанда астрофизики: что мы украли у чёрных дыр, нейтронных звёзд и тёмной материи](https://hanga.su/1969,2026) | [Тайна времени жизни нейтрона и невидимый водород - новый взгляд на темную материю](https://hanga.su/877,2025) | [Ученые приблизились к ответу: насколько массивной может быть нейтронная звезда перед превращением в черную дыру](https://hanga.su/1946,2026) | [Физики открыли новое квантовое правило внутри атомных ядер: протоны и нейтроны выбирают партнеров не случайно](https://hanga.su/1948,2026) | [Что происходит, когда черная дыра поглощает нейтронную звезду: радиовсплески, гигантские ударные волны и рождение пульсара](https://hanga.su/918,2025) Загрузка следующей статьи...