美國與捷克科研團隊在預印本平臺arXiv發(fā)表論文，首次展示基于激光等離子體加速器的多吉電子伏特（GeV）μ子放射照相技術。該裝置僅用單個激光脈沖，便在15米外成功穿透鉛屏蔽層、建筑墻體及卡車車身，并采集到可用圖像。

傳統(tǒng)X射線難以穿透高密度材料，而宇宙射線產(chǎn)生的天然μ子通量過低，需數(shù)周至數(shù)月才能成像。μ子質(zhì)量約為電子的207倍，幾乎不與物質(zhì)發(fā)生作用，可穿透混凝土、巖石與鋼鐵。研究團隊采用科羅拉多州立大學的艾派奇級（Petawatt）高性能激光器ALEPH作為實驗平臺，將極短強激光脈沖射入氣體中激發(fā)等離子體波，使電子在厘米至米尺度內(nèi)加速至數(shù)GeV能量。這些高能電子隨后轟擊重靶材，通過級聯(lián)反應生成包含μ子在內(nèi)的次級粒子束。

實驗中，能量為1至10 GeV的粒子束穿過測試目標后，探測器記錄到的信號足以從單次脈沖中提取清晰圖像。研究人員通過閃爍探測器捕捉符合μ子壽命特征的衰變事件，并結合計算機模擬確認穿透物質(zhì)的成分幾乎全為μ子。單個脈沖提供的μ子通量相當于地平線附近宇宙射線八小時以上的累積量，大幅縮短了側向掃描所需的曝光時間。

該項目由美國部研究計劃局（DARPA）“科學與安全用μ子”計劃資助，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室牽頭開發(fā)可運輸式μ子源ICMuS2項目。團隊長期瞄準10至100吉電子伏特的能量目標，以彌補現(xiàn)有檢測手段的短板。潛在應用場景包括集裝箱與車輛隱蔽核材料篩查、乏燃料儲存罐監(jiān)測、老舊橋梁與高爐結構評估，以及地下掩體與隧道探測。

目前該技術仍處于預印本階段，尚未完成同行評議?，F(xiàn)有激光系統(tǒng)體積龐大且需密集屏蔽層過濾π介子與中子，距離車載化部署尚有距離。后續(xù)研發(fā)擬聚焦提升激光重復頻率、縮小探測器尺寸，以實現(xiàn)大物體的快速逐層掃描。相關論文已公開于arXiv服務器。