缪子正走向主流。这种粒子是电子的重型版本，每平方厘米的地球上都会降下缪子，在粒子物理学之外鲜为人知——去年，它帮助考古学家取得了惊人的发现，即埃及大金字塔中一个先前未知的密室。
火山学家和核工程师也在为这项被称为缪子成像的技术寻找新的用途，该技术利用缪子探测致密结构的内部。第一批公司正寻求从中获利。
英国格拉斯哥大学的物理学家大卫·马洪说：“去年在金字塔中的发现确实使缪子成像技术名声大噪。”他与他人共同组织了一次名为“宇宙射线缪子成像”的国际会议，该会议由英国皇家学会赞助，于5月14日至15日在英国纽波特帕格内尔举行。
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缪子无处不在
缪子与电子具有相同的负电荷，但质量是电子的200倍。它们是在被称为宇宙射线的高能粒子撞击地球大气层中的原子时产生的。缪子以接近光速的速度传播，从各个角度向地球倾泻而下。地球上每个手掌大小的区域每秒大约受到一个缪子的撞击，这些粒子可以穿过数百米的固体物质才被吸收。
法国克莱蒙费朗物理实验室的物理学家克里斯蒂娜·卡尔洛加努说，缪子的普遍存在和穿透力使其成为对大型致密物体进行成像的理想选择，而不会损坏它们。材料越致密，它们从粒子中吸收的能量就越多，因此物理学家可以跟踪不同能量的缪子到达放置在目标周围的探测器的频率，并将其与没有障碍物时的预期速率进行比较，从而建立内部密度的3D剖面图（参见“缪子成像”）。
自1950年代以来，物理学家一直在试验这项技术，包括在吉萨第二大金字塔中寻找隐藏密室的失败尝试。意大利佛罗伦萨大学的粒子物理学家、缪子成像会议的共同组织者拉斐尔·达历山德罗说，房间大小的探测器既昂贵又不实用。它们可能重达10吨以上，并且依赖于缪子电离有时会爆炸性气体的能力。
改变策略
在欧洲核子研究中心（CERN，位于瑞士日内瓦附近的欧洲粒子物理实验室）等设施中开发的更精确地跟踪带电粒子路径的方法，使得缪子探测器更安全、更小且更灵敏。它们现在可以小至几平方米，并且可以依靠太阳能电池板运行，从而可以将它们带到偏远的野外地点。
由于日本研究人员的开创性工作，火山已成为该技术的热门目标。卡尔洛加努说，绘制熔岩通道（与致密的周围岩石相比，熔岩通道从缪子中吸收的能量较少）的地图，有朝一日可能有助于预测火山爆发。今年，研究人员将尝试对意大利维苏威火山内部凝固的熔岩栓进行成像。达历山德罗说，当与更传统的地球物理方法结合使用时，这些图像可以帮助火山学家推断出哪些部分会在火山爆发期间首先爆发。他是维苏威火山缪子射线照相项目（Muraves）的成员。
意大利那不勒斯腓特烈二世大学的物理学家朱利奥·萨拉奇诺说，较小的设备也开始在考古学中使用。他和他的团队绘制了埃基亚山下的洞穴和隧道的地图，埃基亚山是那不勒斯的一个聚居地，自公元前八世纪以来就有人居住。他们还计划寻找传说中位于附近古代城市库迈下方的渡槽。达历山德罗是一个团队的成员，该团队正在使用缪子探测佛罗伦萨十五世纪大教堂圆顶的墙壁内部，这些墙壁已经出现裂缝。
缪子成像赚钱
缪子成像技术涌现出大量商业应用——会议上展示了五个——用于探测较小的样本，例如桶装核废料。这些应用通常使用略有不同的技术，该技术跟踪缪子撞击材料中的原子核时方向的变化。
通过在样品的两侧放置探测器，物理学家可以重建粒子的轨迹。并且由于偏转角与缪子撞击物质的密度相关，因此研究这些路径可以帮助创建被探测材料的密度图。通过这样做，工程师可以发现核废料容器内散落的铀碎片，即使它被封装在混凝土或钢铁中。
马洪说：“要获得关于中心深处的信息，缪子几乎是唯一可以做到这一点的东西。”马洪是一家名为Lynkeos Technology的格拉斯哥公司的董事，该公司将于下个月在英国塞拉菲尔德国家核实验室开始对核废料样本进行成像。这将是该公司的第一份商业合同。
在美国，新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的试验发现，类似的技术可以发现乏燃料桶中燃料棒被移除的位置。洛斯阿拉莫斯物理学家克里斯托弗·莫里斯在会议上表示，仅四根被盗的燃料棒就足以提供制造原始核武器所需的钚。
以色列Lingacom公司位于特拉维夫，也在研究将该技术用于安全检查，例如在边境口岸，检查集装箱中是否藏有走私核材料。其他公司计划使用缪子成像技术来跟踪石油工业管道的磨损情况，并在旧矿山中寻找矿物质。
但是在许多学术领域，这项技术仍然受到耸耸肩和疑惑的目光。尽管有诸如大金字塔的隐藏密室之类的发现，但这项技术仍然相对未经证实。萨拉奇诺说：“这是一种新的、非常专业的技术，它来自高能物理学界。“当我第一次告诉地质学家我们拥有缪子技术时，他们会说，‘什么是缪子？’他们很着迷，但也有些警惕。”
本文经许可转载，并于首次发表于2018年5月24日。