蘭州大学のミュオンイメージングチームは，長年にわたり，ミュオン検出器の高度化，順方向および逆解析アルゴリズムの改良，さらにデータ解析および可視化プラットフォームの構築に継続的に取り組んでいる．同チームは，文化財保護および鉱物資源探査の分野において，ミュオンイメージング技術の三次元可視化の実証に成功し，その有効性を明らかにしてきた．2023年には，中国甘粛省に位置する早子溝金鉱（Zaozigou Gold Mine）において，ミュオンイメージング観測を実施した．本研究では，周囲の母岩と比較して密度コントラストがごくわずかしか存在しない金鉱床の再構成という課題に取り組むとともに，高地におけるミュオンのエネルギースペクトルがイメージング性能に与える影響を評価した．その結果，坑道上部に分布する高密度の金鉱脈構造に加え，低密度の頁岩層および採掘跡領域を明瞭に再構成することに成功した．これらの成果は，従来の地球物理探査では把握が難しかった地下深部の密度変化を可視化する新しいアプローチを提示するものであり，中国におけるミュオンイメージング技術の鉱物資源探査への応用拡大に向けた重要な一歩といえる．上段の写真は，観測前に現地で準備中のミュオン検出器装置を示しており，下段の図は，早子溝金鉱の三次元ミュオン逆解析結果（カラーブロックは逆解析による密度構造，閉曲面は地質調査による地質境界を示す）を表している．

（写真・説明：Zhiyi LIU）

 ミュオメトリック補完測位・ナビゲーション・タイミング（ミュオメトリック CPNT）は，あらゆる種類/密度の物質を透過する，マイクロ波や音波などの既存のPNT信号では到達できない領域に到達できるミュー粒子の信号を利用する。そのため，ミュオメトリックCPNT技術は，屋外と屋内・地下・水中の領域をシームレスに接続する。本稿では，他のPNT技術の中でも，ミュオメトリックCPNTの背景と現状を概説する。

 本研究は，宇宙線起源の相対論的荷電粒子であるミュオンを利用した原子時計の同期および基準時刻の伝播手法に関する，INRIM（イタリア国立計量研究所）およびVMI（国際バーチャル・ミュオグラフィ研究所）による継続的な学術的連携の進展状況を報告する。東京大学により提案されたCosmic Time Synchronizer（CTS）方式は，宇宙線誘起の広がった空気シャワー（Extended Air Showers: EAS）中に生成されるミュオン等を基盤とし，既存の時刻同期システムと比較して高い堅牢性および信頼性を備えた時刻同期サービスの実現を目指している。CTS方式は，GPS（全地球測位システム）やその他のGNSS（全地球航法衛星システム）において用いられる無線周波（RF）信号に対する妨害（ジャミング）やなりすまし（スプーフィング）といった意図的干渉の影響を原理的に受けにくいという特長を有する。このような高い信頼性により，CTSはクリティカルな応用分野における安全な時刻同期および基準時刻の配信手段として有望視されている。さらに，CTSはGNSSのRF信号が届きにくい屋内，地下，水中などの環境においても，既存技術を補完する時刻同期手法としての活用が期待されている。

 ミュオグラフィは，宇宙線に含まれるミュオンを利用して，地殻や大型構造物の内部を可視化する技術である。われわれは，その新たな応用先として古墳の内部調査を検討している。本報告では，内部に石室の存在が指摘されている未発掘の大型古墳に対するミュオグラフィ調査の結果を示す。測定には高感度の多線式比例計数管（MWPC）検出器を用い，128×64ピクセルのミュオン透過画像を取得した。内部に石室空間が存在するという仮定の下で実施したミュオン透過シミュレーションとの比較により，内部に不均質な領域が存在する可能性が示唆された。画像の解像度には限界があるため，石室の存在を高い確度で特定するには至らなかったが，ミュオグラフィを用いて古墳を含む埋蔵文化財を探査する可能性が示された。

 ミュオグラフィは，近年急速に発展している革新的かつ環境負荷の少ない宇宙線ミュオンを利用した非破壊イメージング技術であり，自然に降り注ぐミュオンを利用して対象物の非破壊・高精度な三次元イメージングを実現するものである。中国国内においても複数の大学や研究機関がこの技術の研究に取り組んでおり，観測システムの開発，応用シナリオの検討，および画像処理アルゴリズムに関する研究が進められている。本論文では，ミュオグラフィの2つの異なる原理に基づく中国における研究の進展について概観し，いくつかの代表的な事例を通じて，本技術が有する顕著な経済的・文化的・社会的価値および応用可能性を示す。中国の広大な国土と多様な産業体系を背景に，ミュオグラフィは今後，さまざまな分野への応用が期待されており，関連研究の深化に伴って，文化財の保護・発掘，鉱物資源の探査，インフラのモニタリング，自然災害の早期警戒といった領域での幅広い展開が見込まれる。

 オフィオライトは，掘削実験ではまだ十分に解明されていない海洋リソスフェアの進化に関する有益な情報を提供する。しかしながら，その重要性にもかかわらず，従来の地球物理探査手法では，オフィオライトの内部構造に関する情報は限定的であった。本研究では，宇宙線ミュオンの通過量を測定することにより，オフィオライトの内部密度構造を可視化する新たな地球物理探査手法「ミュオグラフィ」を提案する。ここでは，オマーン国サマイル・オフィオライトのワジ・フィズ地域におけるオフィオライトセグメントの密度構造を画像化するために実施中の，初のミュオグラフィ実験について報告する。観測システムの設置・試運転，ミュオグラフィ観測装置の運用性能，ならびに予備的な観測結果について紹介する。得られた予備的な密度画像からは，下部地殻構造が上部マントルおよびモホ遷移帯と区別可能であることが示唆される。今後は現在の観測地点に加え，オフィオライトセグメント周辺の複数地点でのデータ取得を継続し，モホ遷移帯の研究に資する三次元密度構造の高解像度可視化を目指す。

 ミュオグラフィは，宇宙線ミュー粒子を利用して高解像度の密度情報を得る手法であり，数値シミュレーションを通じてCCS（二酸化炭素地中貯留）モニタリングへの適用可能性が研究されている。これらの研究は，大型ミュー粒子検出器（例：1000 m²）を用いることで，ミュオグラフィが有効であることを示唆しているが，このような大規模な検出器を地下に設置することは現実的ではない。この課題に対応するため，本総説ではミュオグラフィと弾性波探査を組み合わせた手法を紹介する。複合的なパラメータである弾性波速度を，2つの弾性定数と密度に分解することが可能となり，これまで評価が困難であったCO₂の飽和度や地盤力学的特性の推定が可能となる。本総説ではさらに，空間，密度，および時間分解能に焦点を当てたミュオグラフィの性能評価の体系的整理と現状について議論し，異常検出に関連する解釈技術の進展の必要性を強調する。数値シミュレーションに基づく性能評価や新たな測定および解析手法の適用性評価が必要とされる一方で，実験室規模での検証に関する研究例は極めて乏しい状況であり，これらの技術を実証するためには，信頼性の高い実験室試験手法の確立が不可欠である。現在のCCSプロジェクトにおいて，CO₂の密度やミュー粒子の貫通深度を踏まえると，モニタリングの初期段階では深度約1000 mより浅い領域を対象とする必要がある。とくに，こうした浅部での適用は，長期的な貯留の安全性確保に不可欠な遮蔽層の健全性評価にも資する可能性があり，この条件下における新たな測定および解析手法の開発は，今後の重要な第一歩となる。