美國的研究人員最近開發了一種移動型μ子探測器，其潛力在於徹底改變對於已使用核燃料的監測方法，並解決量子計算中的一項重大挑戰。這項技術是由美國能源部的橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的物理學家和工程師們所創建的，並且是基於最初為中子探測器所設計的探測技術進行改進而成的。此裝置不僅能夠捕捉μ子的能量，還能捕捉其散射角度，這兩個參數顯著提高了影像質量，相較於以往僅記錄單一參數的μ子成像系統而言，帶來了更為清晰的成像效果。
這項新技術預期能夠提供對於密集且受到屏蔽的材料（例如已使用核燃料）的更清晰成像，同時也能顯著提升核安全性。負責ORNL μ子成像專案的核工程師兼Wigner Distinguished Staff Fellow Junghyun Bae博士表示，能夠將這個系統實現，他們感到無比興奮。μ子是基本粒子，能讓科學家深入物質的核心而不會損壞樣本，但與中子不同的是，μ子的壽命僅有微秒級，這使得在原子世界的探測上變得更具挑戰性。
為了解決這一問題，研究人員設計了一種基於Spallation Neutron Source中子探測器技術的探測器，利用波長轉換纖維即時捕捉μ子的能量和散射角度。這項技術的開發是在過去兩年中，ORNL的中子科學和核融合與裂變能源科學部門之間的合作成果，旨在支持包括核燃料研究在內的多項應用。今年，這項探測器將轉移至ORNL校園的新設施進行實際測量。負責該探測器開發的高級探測科學家Polad Shikhaliev博士指出，科學研究中合作的重要性不言而喻。
在這項專案中，Bae博士在其博士研究期間面臨將理論轉化為現實的挑戰。這一過程中，他在美國科學與能源博物館的參觀中，找到了一個由ORNL的Yacouba Diawara博士的探測器小組開發的中子探測器設計，這使得他的設計得以實現。Diawara表示，這種合作展示了當ORNL的科學家和工程師們擁有共同願景時所能達成的成就。這項μ子探測器的設計源於超過十年前專為Spallation Neutron Source而建造的中子探測器。
ORNL擁有世界上兩個最強大的中子研究來源，即高通量同位素反應堆和Spallation Neutron Source。該實驗室同時推動創新，提供安全、可負擔且可靠的能源，以支持美國的經濟增長和能源獨立性。Diawara在新聞稿中總結道，原始探測器的投資回報已遠超出預期，為發現科學的先進技術帶來了與中子技術相輔相成的創新成果。這些發展不僅將對核燃料領域的研究帶來重要影響，還將為量子計算提供必要的知識支持，進一步提高量子位的錯誤修正能力及設計更堅固的量子硬體。
