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研究人员基于宇宙射线开发出的无线导航技术成功完成首次测试

2023-06-20 10:47:11  来源:激光网原创    

  GPS 系统是当代日常生活支柱,协助多种程序执行导航、地图绘制等功能,但最大缺点为无线电波讯号不能穿过建筑物、岩石或水。 为此,日本研究人员开发出另一种仰赖宇宙射线 μ子的无线导航系统,近日成功完成首次测试。

  GPS 系统工作原理归于三角测量技术,卫星绕地球运行并以无线电载波传送讯号,但无线电波是种容易被阻挡的光,比如当你经过隧道时汽车广播会中断、GPS 在高纬度地区效果不佳等,因此日本东京大学团队尝试开发一种基于宇宙射线粒子的新型 GPS:muometric 无线导航系统,解决 GPS 过去难穿透地下或水下的缺点, 比前者更擅长追踪地下运动。

  缇子(μ子)是种不稳定次原子粒子,平均寿命 2.2 微秒,与其他不稳定的次原子粒子相比,缇子寿命相对较长,由于质量比电子大,因此缇子在电磁场中的加速和偏转比电子要慢,发出的轫致辐射也较电子少,这使缇子能比相同能量的电子穿透更厚物质。

  当宇宙射线撞击地球上层大气会分解成大量次原子粒子,最终衰变成μ子,穿透数十万米大气层均匀落到地球上,据计算每晚约有100万个μ子以接近光速的速度无害穿过我们身体,且无论穿过什么物质(比如数公里厚岩石圈),它们都以相同速度行进。

  团队最初开发的muPS系统受到有线限制,对四处走动的人来说不太实用,直到最近成功将系统无线化,通过将4个μ子探测站置于地面,一个μ子探测接收器置于人身上,当大量μ子落下时首先穿过探测器再抵达接收器,两者时间差让研究人员可利用μ子进行三角测量、执行导航功能。

  研究人员表示,这项无线导航技术有朝一日可协助救援行动、海底与火山监测,研究下一步是简化MuWNS系统并整合至智能手机中。 新论文发表在《iScience》期刊。

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