μ介子是一種天然存在的亞原子粒子，可以穿透比x射線深得多的致密物質(zhì)。因此，μ介子成像可以使科學家能夠捕捉到核反應堆、火山、海嘯和颶風的圖像。然而，這一過程是緩慢的，由于自然產(chǎn)生的μ介子的低通量，圖像需要數(shù)月的曝光時間。

據(jù)《激光制造網(wǎng)》了解，美國勞倫斯·利弗莫爾實驗室（LLNL）點火設施（NIF）的科學家提出一項計劃，該計劃名為“科學與安全密集緊湊μ介子源”（ICMuS2），旨在快速產(chǎn)生μ介子，以高功率激光來加快捕捉μ介子圖像所需的時間，從而減少所需要的曝光時間。

“這個項目對粒子物理探測來說是一個巨大的挑戰(zhàn)?！??？屏_拉多州立大學物理系高能物理小組的John Harton說。John Harton將領導科羅拉多州立大學團隊，負責為合作項目開發(fā)μ介子探測器，他說：“μ介子粒子的數(shù)量遠遠超過其他粒子，我們正在使用各種工具來篩選它們?！薄?/p>

μ子產(chǎn)生的關鍵步驟：超強短激光脈沖加速電子在等離子體中傳播時留下的尾流。

ICMuS2計劃將開發(fā)一種便攜式、基于激光的μ介子發(fā)射器的技術設計，其通量比自然產(chǎn)生的μ介子大幾個數(shù)量級，可用于廣泛的成像應用。其中包括特殊核材料探測、采礦和地球物理學。NIF和光子科學高級光子技術項目的Brendan Reagan表示，除了激光器開發(fā)，該項目還將結(jié)合高能粒子物理學、等離子體物理學、高性能計算系統(tǒng)的高級數(shù)值模擬以及系統(tǒng)工程和集成。

這項工作與捷克ELI光束線設施的極端光基礎設施 ERIC (ELI)、科羅拉多州立大學、馬里蘭大學 (UMD)、洛克希德·馬丁公司、XUV Lasers 和勞倫斯伯克利國家實驗室 (LBNL) 合作開展。LLNL還參與了由LBNL牽頭的MuS2項目下的另一項活動。

ICMuS2 LLNL 團隊成員致力于通過這項工作開發(fā)原型激光系統(tǒng)。

初步實驗將使用UMD開發(fā)的等離子體波導在科羅拉多州立大學的極端光子學高重復額定拍瓦激光設施的先進激光器中進行。高能加速和μ介子產(chǎn)生實驗將在ELI Beamlines使用其L4-Aton 10-PW激光系統(tǒng)進行。

這項為期四年的計劃的第一階段將側(cè)重于原理驗證實驗，并對激光產(chǎn)生的μ介子進行明確的演示。第二階段將試圖展示高能μ介子的生產(chǎn)以及可運輸μ介子源的設計。

此外，該計劃的各個方面建立在LLNL實驗室指導的研發(fā)計劃開發(fā)的大孔徑Thulium激光技術以及美國能源部科學辦公室高能物理和加速器研發(fā)與生產(chǎn)辦公室對激光驅(qū)動加速器的投資的基礎上。