密歇根大学工程学院一项发表于《物理评论应用》的研究显示，借鉴宇宙学和引力波天文学中的概率推断工具，研究人员可以直接从测量光谱中识别中子源，并给出量化置信度。该研究由美国能源部资助，面向核安全、边境口岸核材料拦截以及应急响应等应用场景。
中子源的直接探测和表征一直存在难度。许多核材料释放出的中子能谱十分相似，无论是工业领域使用的同位素，还是易裂变材料，都可能产生相近的信号。过去，探测工作常依赖X射线、伽马射线等间接信号，但这些信号在穿过容器或屏蔽层时可能被削弱，甚至消失。
研究主要作者、密歇根大学核工程与放射科学博士后研究员大卫·布雷滕莫泽表示，这一问题同时涉及基础物理、统计学和现实核安全需求。难点在于如何从微弱、嘈杂且彼此相似的信号中提取可靠信息。
研究团队采用贝叶斯建模方法，将辐射探测器采集到的数据输入模型，并与已知中子源库进行比对，例如锎-252、钚-铍，或二者的混合物。模型会计算测量数据与不同情景的匹配程度，给出“贝叶斯证据”数值，从而判断最可能的中子来源，并为结果提供数学上的置信度。
布雷滕莫泽说，这项研究的一个重要特点在于跨学科：原本用于认识宇宙的方法，也可以帮助解决地球上的核安全问题。
为验证这一方法，研究人员在实验室中开展了台式实验。他们使用装有12根有机玻璃闪烁体条的辐射探测器，对锎-252、钚-铍以及二者混合物释放的中子进行测量。为模拟实际场景中材料可能被屏蔽的情况，团队还在材料周围加装铅套，再次进行测试。
实验结果显示，即便在数据较为稀疏的情况下，该模型仍能以超过99%的置信度正确识别锎-252、钚-铍或二者的混合物。研究还比较了两种测量中子能量的方式：反冲谱法和飞行时间谱法。两者都能指向正确模型，但反冲谱法所需数据更少，得出结论也更快。
密歇根大学工程学院唐纳德·C·格雷厄姆工程学教授、研究资深作者萨拉·波齐表示，下一步将把这一能力扩展到更接近现场的条件中，例如测量时间较短、噪声较强、存在屏蔽，或探测几何结构更复杂的环境。
该研究部分得到美国能源部国家核安全管理局下属监测、技术和核查联盟支持。
