介子:一种意义重大却鲜为人知的粒子

介子:一种意义重大却鲜为人知的粒子

介子探测器现在已经小到可以在埃及吉萨大金字塔进行实地探测。

介子正在成为主流。这种粒子是一种沉重的电子形式,它降落在地球的每平方厘米上,在粒子物理学之外鲜为人知。去年,它帮助考古学家们在埃及的大金字塔中发现了一个以前不为人知的房间。

火山学家和核工程师也发现了同样的技术的新用途,叫做介子成像,它利用介子来探测致密结构的内部结构。

英国格拉斯哥大学的物理学家大卫•马洪说:“去年在金字塔上的发现确实让介子成像变得非常引人注目。

μ介子无处不在,介子的负电荷与电子相同,但质量是电子的200倍。当被称为宇宙射线的高能粒子猛烈撞击地球大气中的原子时,它们就形成了。

在以接近光速的速度行进时,介子从各个角度照射地球。地球上的每个手掌大小的区域每秒都会受到大约一个介子的撞击,这些粒子在被吸收之前可以穿过数百米的固体物质。

自20世纪50年代以来,物理学家一直在试验这项技术,包括在第二大金字塔中寻找隐藏的房间,但没有成功。

更精确地跟踪带电粒子路径的方法——在欧洲核子研究中心(CERN)等机构开发,位于瑞士日内瓦附近的欧洲粒子物理实验室——已经制造出更安全、更小、更灵敏的介子探测器。它们现在可以像几平方米一样紧凑,可以在太阳能板上运行,这使得他们可以把它们带到遥远的野外现场。

由于日本研究人员的开拓性工作,火山已经成为这项技术的热门目标。介子成像可以绘制熔岩通道的地图,比周围稠密的岩石吸收的能量更少,有一天可能有助于预测火山爆发。

今年,研究人员将尝试在意大利的维苏威火山的熔岩浆中成像。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出在一次喷发中哪些部位会首先爆发。

意大利那不勒斯费德里科大学的物理学家古利·奥萨拉西诺说,更小的设备也被用于考古学。他和他的团队绘制了埃基亚山下的洞穴和隧道图。埃基亚山位于那不勒斯,自公元前8世纪以来一直被占领。他们还计划在附近古城Cumae附近寻找传说中的渡槽。德亚历山德罗是一个小组的一员,他们用介子探测佛罗伦萨15世纪大教堂圆顶的内部。


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