探索地下世界：宇宙射線穿越子子成為可能
引言
最新研究顯示利用超快速的次原子粒子穿越子子進行無線地下導航已成為可能。東京大學的研究人員透過與地下穿越子子檢測接收器同步的穿越子子檢測地面站，成功計算出接收器在六層建築物地下室中的位置。由於 GPS 無法穿透巖石或水，這項新技術有望在未來的搜救行動、海底火山監測以及指導地下和水下自主車輛方面發揮作用。
次原子粒子穿越子子
GPS（全球定位系統）是一種廣泛應用的導航工具，可以提供安全的空中旅行和即時的位置地圖等多種功能。然而 GPS 存在一些約束。高緯度地區的 GPS 訊號較弱，容易被干擾或偽造。GPS 訊號也會被建築物、樹木等表面反射、干擾，並且無法透過建築物、巖石或水。相比之下，次原子粒子穿越子子近年來因其能力深入火山內部、透視金字塔和觀察氣旋而聞名。穿越子子在全球的下落是持續而頻繁的（每平方米每分鐘約 10,000 個），且無法被干擾。
穿越子子穿越所有地球，無論它們穿越什麼物質，它們總是以相同的速度行進，即使穿越數公裏的巖石。根據東京大學 Muographix 的教授田中博幸解釋，現在透過使用穿越子子，他們已經開發出了一種新的定位系統，稱為穿越子子定位系統（muPS），可以在地下、室內和水下工作。
地下導航的應用前景
穿越子子定位系統最初是為了幫助監測由於海底火山活動或地殼運動引起的海底地形變化。它使用地面上的四個穿越子子檢測參考站來提供穿越子子檢測接收器的坐標。早期的系統版本需要透過線纜將接收器存取到地面站，約束了移動的範圍。然而這項最新研究使用高精度石英時鐘將地面站與接收器同步。參考站提供的四個引數以及用於測量穿越子子的“飛行時間”的同步時鐘，可以確保接收器的坐標。這項新系統稱為穿越子子無線導航系統（MuWNS）。
為了測試 MuWNS 的導航能力，參考檢測器被放置在一座建築物的六樓，而一名“導航者”帶著接收器檢測器進入地下室。他們在地下室的走廊上緩慢地來回走動，同時保持著接收器。測量結果被用於計算他們的路線並確認他們的路徑。
MuWNS 的潛力和挑戰
根據研究人員的說法，使用 MuWNS 在室內或地下環境中，與射頻識別（RFID）和 Zigbee 技術相比，它能夠實現更高的準確性和更廣泛的範圍，但準確性要低於鐳射雷達和聲波導航。
然而將這一系統改進到能夠實現實時、米級準確導航還需要時間和資金。研究團隊希望使用晶片級原子時鐘（CSAC）來實現這一目標。田中教授表示：“CSAC 已經商業化，在精確性方面比我們當前使用的石英時鐘提高了兩個數量級。然而當前它們的價格對我們來說還太昂貴。但是我預見隨著全球對 CSAC 用於手機的需求增加，它們的價格將會下降。”
縮小 MuWNS 的電子元件，使其能夠容納在手持裝置（如手機）中，可以讓它成為使用的可能。在建築物或礦井坍塌等緊急情況下，這可能對搜救團隊來說是一個重大突破。
結論
以宇宙射線穿越子子為基礎的地下導航技術顯示出巨大的潛力。這一技術可以應用於搜救行動、海底火山監測和地下水下自主車輛的導航。然而仍需要改進系統的精確性和成本效益，尤其是在實時和米級準確導航方面。希望透過使用更先進的原子時鐘技術，將這一技術推向更實用的水平和更廣泛的應用範圍。
然而我們也必須明智地應對技術帶來的倫理和隱私問題。在應用這一技術時，必須嚴格遵守隱私保護措施，以確保公眾的個人訊息和隱私不受侵犯。
文獻引用
Hiroyuki K.M. Tanaka et al, First Navigation with Wireless Muometric Navigation System (MuWNS) in Indoor and Underground Environments, iScience (2023). DOI: 10.1016/j.isci.2023.107000
