无处不在的粒子正在帮助绘制金字塔和火山的内部，并发现丢失的核废料。

μ介子系统探测器。 盖蒂图片社

μ介子正在成为主流。这种粒子是电子的重态，落在地球的每一平方厘米上，在粒子物理学之外鲜为人知 - 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房间。

火山学家和核工程师也发现了相同技术的新用途，称为muography，它利用μ介子来探测密集结构的内部。

Μ介子无处不在

μ介子具有与电子相同的负电荷，但质量是电子的200倍。它们是当称为宇宙射线的高能粒子撞击地球大气中的原子时产生的。μ介子以接近光速的速度传播，从各个角度洒向地球。行星的每个手掌大小的区域大约每秒都会受到一个μ介子的撞击，粒子在被吸收之前可以穿过数百米的固体物质。

它们的无所不在和穿透力使μ介子非常适合成像大型，致密的物体而不会损坏它们，法国克莱蒙费朗物理实验室的物理学家Cristina Cârloganu说。材料密度越大，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μ介子到达放置在目标周围的探测器的频率，并将其与无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介子映射”）。

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的房间，但没有成功。但是房间大小的探测器既昂贵又不切实际，意大利佛罗伦萨大学的粒子物理学家Raffaello D'Alessandro说，他是Mugraphy会议的共同组织者。它们的重量可能超过10吨，并依赖于μ介子电离有时是爆炸性气体粒子的能力。

火山探测与考古学的应用

在瑞士日内瓦附近的欧洲粒子物理实验室欧洲核子研究中心（CERN）等设施中开发的更精确地跟踪带电粒子路径的方法已经使μ介子探测器更安全，更小，更灵敏。它们现在可以紧凑到几平方米，并且可以在太阳能电池板上运行，从而可以将它们带到偏远的现场。

在日本科研团队的创新努力下，μ介子探测器成功运用在火山活动的探测。科研团队绘制熔岩通道，从μ介子吸收的能量对周围岩石多少进行测绘，帮助预测火山喷发。而且，研究人员将尝试对意大利维苏威火山内凝固的熔岩塞进行成像。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哪些部分会在喷发期间首先爆炸。他是维苏威火山μ介子射线照相项目的一部分，被称为Muraves。

较小的设备也被用于考古学，意大利那不勒斯费德里科二世大学的物理学家Giulio Saracino和他的团队绘制了埃奇亚山下的洞穴和隧道，埃奇亚山是那不勒斯的一个定居点。他们在附近的古城库迈（Cumae）下方寻找传闻中的渡槽。该团队还使用μ介子探测佛罗伦萨十五世纪大教堂圆顶的墙壁，发现大教堂圆顶内部存在裂缝，从而对教堂的维护工作有积极的作用。

未来可期但亟需科普

一系列用于μgraphy的商业应用 ，探测较小的样本，如核废料桶。这些应用通常使用略有不同的技术，跟踪μ介子在撞击材料中的原子核时如何改变方向。

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。由于偏转角与μ介子撞击的物质密度相关，因此研究这些路径有助于创建被探测材料的密度图。这样做，工程师可以在核废料容器内发现流浪的铀碎片，即使它被封装在混凝土或钢中。

“为了获得有关中心深处的信息，μ介子几乎是唯一可以做到这一点的东西，”Mahon说。Mahon是一家位于格拉斯哥的Lynkeos Technology公司的董事，该公司将于下个月开始在塞拉菲尔德的英国国家核实验室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燃料棒从乏燃料桶中取出的位置。只有四根被盗的燃料棒就可以提供足够的钚来制造原始核武器，洛斯阿拉莫斯物理学家克里斯托弗莫里斯告诉会议。

总部位于特拉维夫的以色列公司Lingacom也在调查使用该技术进行安全检查，例如在过境点，以检查走私核材料的容器。其他公司计划使用Mugraph来跟踪石油工业管道的磨损，并在旧矿井中寻找矿物。

但在许多学术领域，这项技术仍然受到耸耸肩和好奇的眼神。尽管发现了大金字塔的隐藏室，但该技术仍然相对未经证实。“这是一种来自高能物理世界的新的，非常专业的技术，”萨拉奇诺说。“当我第一次对地质学家说我们有μ介子技术时，他们说，'什么是μ介子？他们很着迷，但也有点警惕。