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用大气μ子看得更深:从考古学到地质学

物理学 2022-10-08 23:59:13

by SciencePOD μ子成像的各种用途包括搜索古代结构的内部和探测核粒子的丰度

信用:博内奇

,亚历山德罗

,Giammanco A,(2020年) μ子成像,或“μ成像”,可能是一个利基领域,但随着用于探测人造和自然结构,它的吸引力正在迅速扩大

一个新的开放存取的评论发表在《物理学评论》上,作者是来自意大利国家核研究所的洛伦佐·博内奇和拉斐尔·德·亚历山德罗,以及比利时卢万天主教大学宇宙学、粒子物理学和现象学中心的安德里亚·贾曼科,该评论着眼于物理学的历史、现状和未来前景

μ子成像方法依赖于大气μ子结构的吸收或散射,这是宇宙射线撞击高层大气粒子时引发的连锁反应

这种散射和吸收可以用来探测这些结构的内部

“μ子成像在原本不相关的科学领域之间建立了联系,比如粒子物理、地质学和考古学,”Giammanco说

“此外,μ子是免费的,它们是一种完全安全的辐射形式,它们是自然产生的,无处不在

不需要昂贵的加速器,或者危险的自然辐射源

" Giammanco解释说,μ子的用途包括探测火山内部和古代考古结构,这可能具有重要的社会意义

“超过50万人生活在维苏威火山周围的‘红区’,这座火山以毁灭古罗马城市庞贝和赫科兰尼姆而闻名

自1944年以来一直保持沉默,维苏威火山可能会在任何时候重新苏醒。”

“与任何标准方法相比,多图技术可以更直接地进入这些火山的内部

" 这位研究人员补充说,muography还可以帮助核部门,作为核废料处理甚至核军备控制的监测工具

更多的日常用途也是可能的,例如帮助工程师发现隧道、桥梁和建筑物的结构弱点,这种用途将该领域与其起源联系起来

“这一切都始于1955年,当时有一个非常简单的装置:在澳大利亚一个矿井的铁轨上安装盖革计数器,目的是测量隧道覆盖层

观察到的计数速率被简单地转换成覆盖层的估计厚度,”Giammanco说

“随着时间的推移,探测器变得更加复杂;通常情况下,这种发展不是由物理学推动的,而是由其他目的推动的,包括更基础的物理研究,如粒子物理

" Giammanco补充说,如今从事μ成像的研究人员基于大型强子对撞机(LHC)开创的粒子探测器的发展,未来的研究将建立在它的后继者之上,μ成像将成为一个独立的领域

他解释说,现在是发表muograghy评论论文的理想时机,特别是考虑到人们对开发更高效、更紧凑的便携式μ介子探测器的兴趣越来越大

“这可能是这个主题的一个时间转折点

直到最近,大部分的影像学文献都是由原理证明测量组成的,其目的是证明某项研究是可行的

私营部门越来越感兴趣,便携式多功能探测器显然对他们来说是一个有吸引力的想法

Giammanco总结说,如果成本被充分削减,如果我们设法让这种探测器几乎“即插即用”,这可能会对考古学、勘探地球物理学和土木工程产生非常深远的影响

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