大氣層中產生的高能μ介子粒子首次使研究人員有可能以傳統的可視化方法，如衛星成像來檢查風暴的結構。這種新方法的詳細程度可以幫助研究人員模擬風暴和相關天氣影響。這也可能發展出更準確的早期預警系統。

我們很難錯過許多關於發生在全球各地區的嚴重風暴的新聞報導，這些風暴往往被歸咎於氣候變化。儘管天氣預報和早期預警系統一直都很重要，但目前風暴活動的增加似乎使它們變得尤為重要。由東京大學Muographix的Hiroyuki Tanaka教授領導的一個科學家小組已經開發出一種新的方法，通過使用在我們頭上經常發生的粒子物理學的一個怪癖來識別和分析熱帶氣旋。

較紅的區域是低壓暖空氣，綠色區域是高壓冷空氣。這張圖片中的旋風大約有15公里高。一個近似於形狀的線圖疊加在可視化數據上。

“你可能已經看過從上面拍攝的氣旋照片，顯示出雲層的漩渦。但我懷疑你是否曾從側面看過氣旋，也許是作為計算機圖形，但從未作為實際捕獲的傳感器數據，”田中說。”我們為世界提供的就是這樣的能力，從三維角度可視化大規模的天氣現象，如旋風，而且是實時的。我們使用一種叫做muography的技術來做這件事，你可以認為它就像X射線，但用於看到真正巨大的物體內部。”

muography可以產生大型物體的X射線照片，如火山、金字塔、水體，以及首次產生的大氣天氣系統。閃爍器（Scintillators）是特殊的傳感器，它們連接在一起形成一個網格，類似於你的智能手機的相機傳感器上的像素。然而，這些閃爍體並不能看到光學光線。它們看到的是μ介子，當來自深空的宇宙射線與原子碰撞時在大氣中產生。

這些是用於檢測弱相互作用的μ介子粒子的傳感器。每個閃爍器傳感器都非常密集，以最大限度地提高μ介子與之相互作用的機會。這些傳感器排列在一個網格中，可以形成μ介子經過的粗略圖像，以到達傳感器。資料來源：2022年田中弘幸KM公司

μ介子是特殊的，因為它們很容易穿過物質，而不像其他類型的粒子那樣發生散射。但是，當它們穿過固體、液體、甚至氣體物質時，它們的少量偏差可以揭示出它們在大氣層和傳感器之間的旅程細節。通過捕捉大量穿過某物的μ介子，可以重建它的圖像。

田中說：”我們成功地對一個氣旋的垂直剖面進行了成像，這揭示了對了解氣旋如何工作至關重要的密度變化。這些圖像顯示了經過日本西部鹿兒島縣的旋風的橫截面。我很驚訝地看到，它有一個低密度的溫暖核心，與高壓寒冷的外部形成了鮮明的對比。用傳統的壓力傳感器和攝影是絕對沒有辦法捕捉到這樣的數據的”。

研究人員使用的探測器有一個90度的視角，但田中設想將類似的傳感器結合起來，創建半球形的，因此是全方向的觀測站，可以沿著海岸線的長度放置。這些站有可能看到300公里以外的氣旋。儘管衛星已經在跟踪這些風暴，但muography提供的額外細節可以改善對即將到來的風暴的預測。

田中說：”我們現在的下一個步驟之一將是完善這項技術，以便在不同的規模上檢測和可視化風暴。這可能意味著不僅可以探測更大的風暴系統，而且可以對更多的當地天氣狀況進行更好的建模和預測。”