μ介子探测器现在已经足够小了，可以在埃及吉萨大金字塔上进行现场勘测。
图源：扫描金字塔任务
这些无处不在的粒子正在帮助绘制金字塔和火山内部的分布图，并发现泄露的核废料。
μ介子正在成为主流，这颗粒子在粒子物理学之外鲜为人知，每平方厘米的区域都有大量的电子落到地球上，去年它帮助考古学家在埃及大金字塔中发现了一个以前未知的洞穴。
火山学家和核工程师们也在为同样的技术寻找新的用途，称为μ介子成像，它利用μ介子探测致密组织的内部结构，第一批公司正在寻找资金。
英国Glasgow大学的物理学家David Mahon说：“去年在金字塔上的发现使μ介子成像技术成名。”5月14日至15日，他在英国新港帕格内尔联合组织了一次名为“宇宙射线——μ介子成像技术”的国际会议，该会议由英国皇家学会(Royal Society)赞助，在英国纽波特帕格内尔(Newport Pagnell)举行。
无处不在的μ介子
μ介子与电子一样具有负电荷，但质量是电子的200倍，它们形成于被称为宇宙射线的高能粒子撞击地球大气层中的原子，在以接近光速的速度行进时，μ介子从各个角度照射地球。地球上每片手掌大小的区域每秒大约被1个介子击中，而这些粒子在被吸收之前可以穿过数百米厚的固体物质。
法国Clermont-Ferrand 物理实验室的物理学家Cristina Carloganu说，μ介子的遍在性和穿透力，能使大且致密的物体在不被破坏的情况下完美地成像。密度越大的材料，从粒子中吸收更多的能量，因此物理学家可以追踪不同能量的μ介子到达检测器周围探测器的频率，并将其与没有障碍物的预期速率进行比较，以建立内部密度的3D轮廓（参见‘μ介子成像图’）。
自上世纪50年代以来，物理学家就一直在尝试这项技术，包括在Giza2的第二大金字塔中寻找隐藏的内庭，但意大利佛罗伦萨大学的粒子物理学家Raffaello D 'Alessandro和μ介子成像会议的一名共同组织者说，房间大小的探测器既昂贵又不实用，它们的重量可能超过10吨，依赖于μ介子电离粒子的能力，有时会产生爆炸性气体。
改变行动
更精确地跟踪带电粒子路径的方法，在欧洲原子核研究中心（CERN）（欧洲粒子物理实验室，瑞士日内瓦附近）开发，已经制造出更安全、更小、更灵敏的μ介子探测器。现在，它们的体积可达到几平方米，可以在太阳能电池板上运行，从而可以将它们带到偏远的野外现场。
得益于日本研究人员的开拓性工作，火山已成为该技术的热门研究目标。Carloganu说，绘制熔岩通道今后可以帮助预测火山爆发，因为从它们从μ介子吸收的能量比周围稠密的岩石更少。今年，研究人员将尝试在意大利的维苏威火山(Vesuvius)绘制熔岩浆的图像。D 'Alessandro说，当与更传统的地球物理方法相结合时，这些图像可以帮助火山学家推断出在一次喷发中哪些部位会首先爆炸。他是维苏威火山项目μ介子射线摄影的一名参与者，被称为“Muraves”。
意大利那不勒斯 （Naples）Federico II大学的物理学家Giulio Saracino说，更小的设备也可以在考古中使用。他和他的团队已经绘制了埃基亚（Echia）山的洞穴和隧道，这是公元前8世纪以来一直被占领的那不勒斯的一个定居点。他们还计划在附近古城Cumae下面搜寻传说中的渡槽。D 'Alessandro是一个团队的成员，他们用μ介子探测佛罗伦萨15世纪大教堂穹顶的墙壁，这座大教堂已经出现了裂缝。
为了钱的μ介子成像技术
大量关于μ介子成像技术探测小样品的商业应用中，有五种在会议上提出，如核废料桶。这些应用通常使用一些稍微不同的技术，用于跟踪μ介子在材料中撞击原子核时如何改变方向。
通过在样本的两侧放置探测器，物理学家可以重建粒子的轨迹，由于偏转角度与物质的密度有关，因此研究这些路径可以帮助建立探测材料的密度分布图，这样，工程师们就能在核废料的容器内发现铀的零散碎片，即使它是用混凝土或钢铁包裹起来的。
Mahon说：“为了得到中心深处的信息，μ介子几乎是唯一能做到这一点的物质。”Mahon是Lynkeos技术公司的负责人，Lynkeos技术公司位于格拉斯哥（Glasgow），该公司将于下月在Sellafield的英国国家核实验室开始对核废料进行成像研究，这将是公司的第一个商业合同。
在美国，新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)试验发现，类似的技术可以发现燃料棒已从用过的燃料桶中取出。美国洛斯阿拉莫斯大学的物理学家克里斯托弗·莫里斯（Christopher Morris）在会议上说，只有4个被偷的燃料棒可以提供足够的钚来制造一种原始的核武器。
总部设在特拉维夫（ Tel Aviv）的以色列Lingacom公司也在研究使用这种技术进行安全检查，例如在边境口岸检查走私核材料的集装箱，其他的公司计划使用μ介子成像技术来追踪石油工业管道的磨损情况，并在旧矿中寻找矿藏。
但在许多学术领域，这种技术仍然受到质疑（人们以耸肩和古怪的表情回应）。尽管发现了大金字塔的密室，这项技术仍然是相对未经证实的。Saracino说：“这是一种新的、非常专业的技术，来自于高能物理世界。我第一次对地质学家说我们有μ介子技术，他们说，‘什么是介子？’他们很好奇，但也有点谨慎。”
更新和更正
2018年5月25日说明：这篇文章以被修改，明确佛罗伦萨大教堂的圆顶不会立即坍塌。
参考文献
1.Morishima, K. et al. Nature 552, 386–390 (2017).
2.Alvarez, L. W. et al. Science 167, 832-839 (1970).
钟艾辛（翻译）
