缪子在基础物理前沿探索和重大应用研究中具有不可替代的重要价值。强流重离子加速器装置HIAF可提供国际领先的高强度脉冲离子束，依托其高分辨率次级束流线，有望产生GeV量级、能量连续可调、高通量的单能缪子束，在束流强度、能量覆盖范围和应用潜力等方面具有显著优势。2025年10月，HIAF首次成功实现束流全线贯通，标志着我国已具备开展高能缪子源研究的重要平台条件。本报告将介绍HIAF装置建设与束流调试的最新进展，以及高能缪子束线的设计方案、关键技术和实验规划。未来，依托HIAF高品质缪子束，将开展暗物质搜寻、缪子反常磁矩精密测量、缪子—核子散射等前沿物理研究，并探索单能缪子束在重核材料高分辨成像与无损探测等领域的创新应用，为基础科学研究和重大应用技术发展提供新的机遇与平台支撑。
缪子作为微观世界的探针，是诸多新物理发现及物理应用的强力工具。为满足世界日渐增多的高精度高强度缪子源的需要，基于我国加速器驱动嬗变研究装置（CiADS）3MW的超导直线加速器，CiADS缪子源（MuST）有望成为最高强度的连续型缪子源。MuST缪子源由两个靶站，四条缪子束线组成，分两期进行建设。目前，缪子靶站，缪子束线，缪子谱仪已完成概念设计，能满足极化率大于95%，本底率小于1%，缪子流强到达1e8/s的实验终端需求。
The muon anomalous magnetic moment, aμ=(gμ−2)/2, is a precision observable that provides a stringent test of the Standard Model and a sensitive probe of new physics. The Fermilab Muon g−2 experiment has completed the world’s most precise measurement of aμ, reaching a total uncertainty of 127 ppb. This talk will review the experimental method, including the storage of polarized muons, the...
High-precision three-dimensional magnetic field mapping is crucial for precision muon experiments, particularly in beam transport, injection, and storage regions where direct sensor access is often restricted. We present a Physics-Informed Neural Network (PINN) framework that incorporates Maxwell’s equations (∇·B = 0 and ∇×B = 0) directly into the training loss. The method features a...
正反缪子素转化实验（MACE）是我国自主提出的下一代缪子物理实验，旨在寻找破坏带电轻子味的正反缪子素转化过程，是研究超越标准模型的新物理的灵敏探针。该实验将依托我国加速器驱动嬗变研究装置（CiADS）规划的高强度表面缪子束流，预期将转化过程的实验灵敏度较当前国际最好水平提高两个数量级以上。目前已完成概念设计，相关成果发表于《Nuclear Science and...
核同质异能素 $^{229\mathrm{m}}\mathrm{Th}$ 具有约 $8\,\mathrm{eV}$ 的激发能，是核钟的主要候选，将彻底革新精密测量和基础物理研究。近期在 $^{229\mathrm{m}}\mathrm{Th}$ 辐射衰变观测以及在 $^{229}\mathrm{Th}$ 掺杂晶体中直接核激光激发方面取得的突破性进展，激发了一系列面向固态核钟实现的基础性工作。然而，主要从 $^{233}\mathrm{U}$ 衰变中提取的 $^{229}\mathrm{Th}$ 在全球范围内的稀缺性，以及制备高掺杂 $^{229}\mathrm{Th}$ 晶体靶材所面临的材料科学挑战，构成了核钟发展的严重瓶颈。在此，我们通过展示将 $^{232}\mathrm{Th}$ 掺杂晶体原位转化为 $^{229}\mathrm{Th}$...
We study a light scalar $\phi$ with lepton-flavor-violating $e$–$\mu$ couplings, directly probed via resonant $\mu^+ e^- \to \phi$ production at high-intensity muon beams. In fixed-target experiments, target electrons are bound and have relativistic momenta, which smear and broaden the resonance. We develop a fully relativistic bound-state framework that accounts for these atomic effects and...
本研究采用塑料闪烁体缪子探测器，于渤海与黄海之间的山东半岛东北部海平面区域开展了为期约17个月的连续观测，累计采集超过3.5*10^8缪子事例，在此基础上系统分析了缪子通量的季节性变化规律。实验发现，缪子通量随着气压的降低而减小，随着温度的降低而增加，二者皆存在明显的周期性变化规律。实验还发现，缪子通量的变化地磁暴有密切的关系。
A search for the Higgs boson decay to two muons is performed using LHC proton–proton collision data. The analysis targets the $H \to \mu^+ \mu^-$ channel, which is sensitive to the Yukawa coupling of the Higgs boson to muons. Events are split into exclusive categories based on jet multiplicity and kinematic properties to maximize signal sensitivity. A multivariate classifier is used to...
A TeV-scale muon collider is a promising successor to the LHC, offering unique opportunities to study rare processes and fundamental quantum phenomena. We investigate the prospects for observing quantum entanglement and Bell inequality violation in $H \to ZZ \to 4\ell$ events. The spin density matrix of the $ZZ$ system can be reconstructed from the decay kinematics of the charged leptons,...
宇宙射线μ子成像是一种重要的无损检测技术，但在实际测试时间内实现毫米级分辨率仍面临挑战。为此，我们提出了投影偏移μ子透射成像框架（PμMA），该框架通过融合透射与散射信息，实现了高分辨率成像。与传统依赖散射角定位的方法不同，PμMA通过连接上下游探测器记录的μ子击中位置，构建透射径迹，并将材料引起的μ子散射投影为成像平面内的可观测位置偏移。该方法仅需两个探测器即可实现毫米级分辨率成像，显著提升了可用μ子事例率，并大幅降低了系统成本。我们还发展了多探测器配置方案，通过限制最大散射角，进一步增强了对不同质量厚度材料的鉴别能力。
在模拟研究中，针对30 mm厚铅块，宇宙射线条件下获得的表征分辨能力的刃边宽度最小为1.196 mm；在4 GeV单能平行μ子束条件下，最优刃边宽度可达0.048 mm。在实验验证中，系统在2天内成功实现了对2 mm铜片结构的成像，性能优于同等条件下的传统方法。
宇宙线缪子层析成像本质上是一个被nuisance参数主导的逆问题。缪子断层扫描仪成像两种材料对比度——来自多次库仑散射的辐射长度和来自电离能损的电子密度——但每种对比度都与一个探测器无法直接观测的缪子级nuisance参数纠缠：散射尺度携带未知的逐缪子动量，能损携带单侧的straggling尾部。传统方法将每条径迹压缩为一个派生标量并代入标称动量，未能正确处理这些nuisance参数。
我们提出 Nuisance-Aware Muon Tomography（NAMT），依据仪器条件针对性地处理每种nuisance。散射通道（NAMT-S）运行在无磁铁径迹探测器上：精确的track-elimination投影消去直线径迹自由度，未测动量通过逆Gamma共轭先验被解析积分为鲁棒的Student-t...
不开箱、无额外辐射识别集装箱、核废料桶内高 Z 重金属与特种核材料，是海关安检、核材料管控及核废料处置的核心需求，缪子散射成像作为最优被动式检测手段被广泛研究。工程上普遍采用 PoCA 快速成像算法，却始终存在目标分割、材料分档两大关键瓶颈，且现有相关算法缺乏统一标准下的横向性能对比。我们基于 Geant4 搭建四层多丝正比室缪子成像仿真系统，设计 7 组覆盖各类复杂工况的差异化验证场景，在统一数据接口下对比 5 类主流聚类算法与自研图像分割方法。整套识别流程集成背景扣除、地形学突起度寻峰、散射 - 能损双模态自适应分档，有效改善物体密排粘连、弱目标被强目标散射晕覆盖、空气背景引发虚警等缺陷。测试结果表明自研图像分割方案综合性能最优，可稳定区分铅、钨等高 Z...
Large concrete dams require non-invasive methods capable of probing internal density structures over metre-to-decametre scales, especially when detailed geometric priors or internal drawings are incomplete. Here we report a field-deployable plastic-scintillator muon transmission imaging framework for quantitative structural imaging of the reservoir dam in Yichang, Hubei, China. The framework...
Muon tomography has been widely used on Earth to probe internal structures using secondary cosmic-ray muons. We investigate its application to the Moon by studying muons produced in the lunar regolith. Using Monte Carlo simulations, we evaluate the energy spectrum, angular distribution, and flux of muons escaping the lunar surface under different regolith conditions. The results show that the...
