利用被稱為“μ介子”的外來粒子，科學家們現(xiàn)在可以在3D中掃描颶風的內部深處，觀察用常規(guī)技術難以觀測到的風暴區(qū)域。研究人員表示，這些發(fā)現(xiàn)表明，μ介子探測器可能有助于研究新的更好的颶風預警系統(tǒng)。

μ介子與電子相似，只是它的重量是電子的200倍多 —— 這是關于成年人和小象之間的區(qū)別。當被稱為宇宙射線的深空高能粒子撞擊地球大氣層時，它們可以產生μ介子。μ介子不斷地從各個角度向地球噴射，大約每分鐘一μ介子在海平面上撞擊地球的每平方厘米。

μ介子通常很容易穿過物質，但密集的物體或巨大的物體可以以類似于X射線的方式吸收或散射它們。通過捕捉穿過物體的大量μ介子，研究人員可以重建其圖像，這是一種被稱為μ介子層析成像（muon tomography）的技術。

科學家們已經使用全息照相術（muography）分析了福島熔煉的核芯，掃描了吉薩大金字塔，看到了火山深處、海嘯般的海浪和船運集裝箱。現(xiàn)在，一項新的研究首次探索了使用muography探測熱帶氣旋（也稱為颶風或臺風，取決于位置）。

盡管衛(wèi)星圖像和無人機任務可以觀測到颶風，但它們面臨著收集熱帶氣旋內部氣壓和密度三維性質數據的挑戰(zhàn)。這些細節(jié)對于預測未來這些風暴的發(fā)展情況通常至關重要。

科學家讓他們的μ介子探測器陣列分析了2016年、2019年和2021年接近日本西部鹿兒島的八個熱帶氣旋。他們發(fā)現(xiàn)可以看到這些風暴中心的空氣密度和壓力變化。該研究的主要作者、東京大學的物理學家Hiroyuki Tanaka表示：“氣旋的暖核清晰可見。”

研究人員檢測到的垂直和水平壓力變化與風力有關。Tanaka說：“暖心清晰可見的事實表明，可以計算出氣旋內部的風速分布。”他說，計算熱帶氣旋內部的風速分布反過來可能有助于科學家估計其威力并預測其可能走向。

研究人員估計，μ介子探測器必須位于風暴300公里范圍內，以分析穿過它們的μ介子。Tanaka表示，目前存在陸基和基于飛機的多路成像設備。他補充道：“迄今為止還沒有基于船舶的，但它們顯然也是可能的。”

Tanaka說，通過將計算機模擬和圖像數據相結合，“我們可能能夠設計一種全新的氣旋預報系統(tǒng)。他補充說，未來的研究可能會分析不同尺度的風暴，不僅可以分析熱帶氣旋，還可以分析更多當地的天氣狀況。

科學家們上個月在《科學報告》雜志上詳細介紹了他們的發(fā)現(xiàn)。

審核編輯 ：李倩