評估μ子散射角。信用：SciencePOD

每年，全球使用貨運集裝箱運輸數十億噸的貨物。當前，令人擔憂的是，可以利用這種巨大的交通量來運輸非法核材料，而幾乎沒有被發現的機會。解決這一問題的一種有前途的方法是測量商品如何與帶電粒子相互作用，該帶電粒子稱為介子-當宇宙射線與地球大氣相互作用時自然形成。現在，全世界的研究都在探索如何透過多種檢測技術和重建演算法來實現這種稱為“μ子層析成像”的技術。在EPJ Plus的這篇文章中由義大利卡塔尼亞大學的Francesco Riggi領導的團隊，在這些結果的基礎上開發了完整的μ子斷層掃描器原型。

這項技術特別有利，因為宇宙μ子在世界範圍內都可以買到。在海平面上展示著名的屬性；並且可以比X射線更深入地穿透重物。當它們與重元素相互作用時例如核材料，介子以特徵角度散佈。因此，透過比較介子進入和離開被檢查材料的軌跡，研究人員可以識別這些元素，即使它們隱藏在大容器中也是如此。但是，由於宇宙μ子相對較少，因此該技術需要較長的掃描時間才能產生合適水平的靈敏度和影象解析度，從而限制了其在大規模監視中的使用。現在，許多以前的研究已經使用高階μon檢測技術以及影象重建演算法解決了這個問題。

在本期專題中，Riggi及其同事利用從這些研究中獲得的見識，構建了一個完整的μ子斷層掃描器原型，其感應面積為18 m 2，足夠大以檢查標準集裝箱。他們的研究包括將發光的μon探測器放置在小鉛塊的上方和下方。然後，一種專門的演算法使用他們收集的資料來估計最接近的方法在塊中具有高原子序數的核與被其散射的μ子之間，研究人員可以確定該塊在3-D中的位置。研究結果為檢測時間短，影象解析度高的實際檢測器鋪平了道路。透過進一步的改進，該原型可能很快會導致適用於全球貨物裝卸設施的複雜監控系統。