大号电子“看穿”天地间，缪子成像新技术发现了埃及金字塔密室，还能发现什么

摘要：缪子与电子是亲兄弟，缪子可以被视为“大号的电子”，算作“大哥哥”。

“你知道吗，摊开手掌，平均每秒钟都有1个缪子（μ）穿过；如果坐上飞机，那么在万米高空中更会有大约20个缪子穿过。”来自上海交通大学李政道研究所的李政道学者许金祥这样告诉解放日报·上观新闻记者。

从日本、欧洲、美国到中国，这位探索缪子世界15年的物理学家，7日晚登上2024浦江创新论坛（第17届）主论坛，透露如何借助这种神奇的基本粒子探索微观和宏观世界的未知，“看穿”天地间。

在许金祥眼中，缪子与电子是亲兄弟，缪子可以被视为“大号的电子”，算作“大哥哥”。因为它比电子重约200倍，有微弱磁性，而穿透性强。作为高能宇宙射线轰击地球大气后的产物，这些缪子正是得益于超强的穿透力以及相对论的时间膨胀效应，穿越数十公里的大气层直达地表，只是它们不稳定，会衰变成电子。

不过，仍有无数缪子，可以穿透100公里厚的地球岩体。于是，类似X光透射成像的原理，缪子同样可以成像。借助缪子对大物体进行成像，特别显著的成功案例便是发现了古埃及大金字塔中的一个密室。由此，从管道到隧道，缪子成像技术也能应用于地下空间结构的探索。许金祥强调，这需要物理学家，也需要地质学家，土木工程学家等，“跨学科研究至关重要，国际合作研究也至关重要。”

微观世界里，缪子本身还有太多未知。假设缪子是一枚陀螺，被置于磁场中，它也会受磁旋转。在国际上，许金祥长期参与美国费米实验室的缪子反常磁矩实验，其结果证明缪子的行为和标准模型理论的预言并不相符。

他告诉浦江创新论坛同行，经过缪子探测装置的精密测量，他们发明测量数值的小数点后8位开始，理论值（2.00233183620）与实测值（2.00233184122）存在极小偏差。“这其中的反常磁矩现象，可能就出自某些未知粒子的相互作用影响。”

目前，许金祥的科研项目《基于上海SHINE（硬X射线自由电子激光）装置加速器电子的缪子源研究》，获上海交大基础研究特区计划立项。正在张江建设中的“第四代光源”——硬X射线自由电子激光装置，可以向中国科学家主导的“暗光计划”提供实验必需的高能电子，解开“为什么有了电子还有缪子”缪子与暗物质一样对物质世界有无影响”之谜。

尽管缪子并非暗物质，但其基本性质可能因为光子的“对立面”——暗光子而受到影响，“此消彼长”进而偏离了理论预言值。许金祥这样的“暗光计划”科学家对其物理特性的更精确测量，就可能为暗光子存在与否提供间接证据。预计这项基于大科学装置的实验开始运行后，有望在这支跨国团队寻找的计算区首次发现暗光子。