这是人类第一次用“人造缪子”成像。
它是电子的胖兄弟。质量是电子的200倍,不带电,穿过东西时几乎不掉能量。几米厚的岩石、一堵墙,一穿而过。
天然缪子一直在头顶产生。宇宙射线撞上大气层,就蹦出缪子。几年前,胡夫金字塔里藏着的密室,就是用这招找出来的。
问题是太少。每平方厘米每秒才来一个。扫一次,等好几个月。
人工缪子能解决速度问题。但要同时做成三件事:造出缪子、把能量提上去、把杂粒子分开。以前没人同时做到。
罗马尼亚团队的做法:超强激光打进气体,把电子加速到极高能量;电子撞固体靶,先出高能光;光再变成一对对缪子。再用塑料和石蜡过滤,加一堵2米厚混凝土墙挡杂粒子。最后确认,收到的粒子约90%是缪子,影子形状和铅砖的大小、位置对得上。
日本东京大学用天然缪子给火山拍片,看岩浆怎么走;还扫过福岛反应堆,想弄清堆芯熔毁后的形状。美国洛斯阿拉莫斯实验室拿缪子查核材料,盯的是边境核走私。
为什么都盯?X光穿不透几米厚的钢和铅,缪子可以。查反应堆内部、看集装箱夹层、找大坝裂缝,缪子是新钥匙。但大家用的都是天然缪子——够用,太慢。谁先搞出“按需供应”的人工缪子源,谁就把这把钥匙从手动换成电动。
宇宙线缪子成像,兰州大学、中科院高能所、中国原子能科学研究院都在做。原子能院盯核材料检测,目标跟洛斯阿拉莫斯一样;兰大在地质和大型结构检测上有积累。
激光加速,中国也有底子。上海光机所SULF超强激光装置、北京大学、国防科技大学,都在做激光尾场加速电子。这是人工缪子源的第一步。
但这次首发不在中国。两个单项都有积累,把两条线接起来、集成为实用成像系统,还没看到公开成果。
差距不在原理,在工程集成。激光要稳、靶要耐打、过滤器要准、探测器要灵,每个环节都得咬合。罗马尼亚这次分辨率也不高,他们自己说探测器和激光都要升级——刚学会走路的婴儿。
中国有个别人没有的优势:应用场景多。核电站在建、高铁在跑、大坝在守、边境要查。需求会推着技术往前走。
一,基础设施检测变天。桥梁、大坝、核电站内部坏了,现在靠钻孔取样或X光,费时还看不全。缪子成像能像CT一样,从外面看里面。
二,边境安全多一道锁。核材料藏铅罐、藏集装箱夹层,X光可能被挡,缪子能穿过去。
三,这是“桌面级粒子加速器”思路的延伸。传统加速器几公里长,激光加速压到厘米级。缪子源跟着小型化,以后不是只有国家实验室能玩粒子,工程现场也能玩。
现在说实用还早。分辨率低,设备庞大。但方向摆明了:谁先掌握按需缪子源,谁就多一双看穿世界的眼睛。
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