由科学论坛 评估μ子散射角
学分:科学课 每年，全球有数十亿吨货物通过集装箱运输
目前，人们担心这一巨大的运输量可能被用来运输非法核材料，被发现的可能性很小
解决这一问题的一个有希望的方法是测量货物如何与称为μ子的带电粒子相互作用——μ子是宇宙射线与地球大气相互作用时自然形成的
世界范围内的研究已经探索了如何通过各种检测技术和重建算法来实现这项名为“μ子断层成像”的技术
在EPJ Plus的这篇文章中，由意大利卡塔尼亚大学的弗朗切斯科·里格领导的团队在这些结果的基础上开发了一个全面的μ子断层扫描仪原型
这项技术特别有优势，因为宇宙μ子在全世界都可以得到；在海平面显示众所周知的特性；并且能比x光更深地穿透重物质
当μ子与核材料等重元素相互作用时，它们会以特定的角度散射
因此，通过比较μ子进入和离开被检查物质的轨迹，研究人员可以识别这些元素，即使它们隐藏在大容器中
然而，由于宇宙μ子相对较少，这种技术需要很长的扫描时间才能产生合适的灵敏度和图像分辨率——这限制了它在大规模监测中的应用
许多先前的研究已经利用先进的μ子探测技术和图像重建算法解决了这个问题
在本期专题中，Riggi和他的同事利用这些研究获得的见解，建造了一个全尺寸的μ子断层扫描仪原型，其感应面积为18平方米，足以检查一个标准的货物集装箱
他们的研究包括将发光μ子探测器放在一个小铅块的上方和下方
然后，一种专门的算法使用他们收集的数据来估计块内高原子序数的原子核和被它们散射的μ子之间的最近距离——使研究人员能够确定块在三维空间中的位置
研究结果为低探测时间和高图像分辨率的实用探测器铺平了道路
通过进一步的改进，这种原型很快就能产生复杂的监测系统，适用于世界各地的货物装卸设施
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