Met een laser op scheepscontainers schijnen om te controleren of er radioactief materiaal in zit. Het klinkt als iets uit een film, maar dankzij Amerikaanse onderzoekers kan dit werkelijkheid worden. Zij hebben een laser ontwikkeld waarmee ze de sporen die radioactieve straling in de lucht achterlaat kunnen detecteren.

De laser kan afgeschermd radioactief materiaal vanaf een afstand detecteren. Het doel is om radioactief spul in een container op ruim honderd meter afstand op te merken. Zover zijn de onderzoekers nu nog niet. Hun laser is niet mobiel genoeg om buiten het laboratorium te gebruiken. En niet groot genoeg om hele vrachtwagens en containers te scannen. Wel hebben ze aangetoond dat radioactiviteit met een infraroodlaser beter detecteerbaar is dan met de huidige technologie.

De huidige detectoren, zoals geigertellers, meten direct de radioactieve straling en niet de sporen die het achterlaat in de lucht. De hoeveelheid radioactieve straling neem snel af hoe verder je bij de bron vandaan bent, zegt eerste auteur Robert Schwartz van de University of Maryland in de Verenigde Staten. Dat betekent dat de detector dichter op de bron moet staan om een meetbaar signaal op te vangen.

‘Bij mensen met een ­verbrokkeld slaappatroon kan slaap averechts werken’
LEES OOK
‘Bij mensen met een ­verbrokkeld slaappatroon kan slaap averechts werken’

Sporen van elektronen

Radioactief verval laat zijn sporen na rondom de bron. De radioactieve straling die erbij ontstaat klieft door de lucht heen. Daarbij slaat het elektronen uit de moleculen die het onderweg tegenkomt. Die losgeslagen elektronen worden gemakkelijk opgenomen door aanwezige zuurstofmoleculen. In de lucht rondom radioactief spul bevinden zich dan zuurstofmoleculen met extra elektronen, die daardoor negatief geladen zijn. Dit effect reikt zo ver dat ook buiten een container met radioactief materiaal zuurstofatomen negatief geladen raken.

De onderzoekers schenen met een infraroodlaser op deze lucht die aangedaan was door radioactieve straling. Het energierijke laserlicht stript de extra elektronen van de zuurstofmoleculen af en geeft ze een extra stoot energie mee. De elektronen razen daardoor zo hard rond dat ze zelf elektronen uit aanwezige moleculen slaan. Zo ontstaat er een lawine van vrije elektronen. En in de lucht blijven er positief geladen moleculen over die elektronen missen.

Een deel van het laserlicht wordt door de aanwezige moleculen teruggekaatst naar waar het vandaankwam. Het licht dat weerkaatst is door positieve moleculen uit de lucht is meetbaar veranderd. Zo kunnen de onderzoekers aan de hand van dit teruggekaatste licht zien hoeveel elektronen er bevrijd zijn en dus of er radioactieve materialen aanwezig zijn.

Laser in een busje

Dat radioactief materiaal sporen achterlaat is niet nieuw. Ook weten wetenschappers al langer dat krachtige infraroodlasers een lawine van elektronen veroorzaken in de lucht. Maar het is nieuw dat dit gecombineerd wordt tot een laser die precies sterk genoeg is om een lawine te veroorzaken in lucht die aangedaan is door radioactieve straling.

De onderzoekers hopen dat het over tien jaar mogelijk is dat een dergelijke laser in een busje past. Dan is de detector gemakkelijk te vervoeren zodat vrachtwagens en containers niet naar een laboratorium hoeven.