一直以来，美国国防部和其他联邦机构都在寻求能产生伽马射线、X射线、中子、质子和电子的先进来源，以实现各种科学、商业和国防应用——包括从医疗诊断到扫描货物容器中的危险材料，再到对飞机及其部件进行无损检测以查看内部缺陷等等。但是，上述这些来源都不能透过几米厚的混凝土墙成像，从外部绘制火山核心图，或深入地下以定位房间和隧道。为了实现这种成像能力，需要一种更强大的粒子。

为此，DARPA创建了“科学与安全的介子”(MuS2)项目，旨在创造一种被称为介子的具有深度穿透力的亚原子粒子的紧凑来源。介子与电子类似，但重量约是其200倍。在高能量下，μ介子可以轻易穿过几十到几百米的水、固体岩石或土壤。然而，生产介子是一个挑战，因为它需要一个非常高能量的千兆电子伏特(GeV)粒子源。目前，有两个主要的介子来源。宇宙射线在高层大气中的相互作用自然会产生介子，因为它们以产生的粒子雨的形式降落到地球。利用这些介子进行成像是很繁琐的，而且不是很实用。宇宙介子在特殊项目中发挥了作用，例如，科学家们用它们对埃及大金字塔的内部房间进行成像。鉴于到达地球表面的介子数量很少，而且它们穿过大气层的路径各不相同，因此可能需要几天到几个月的时间来捕捉足够的介子数据以产生有意义的结果。介子也可以在地面上产生。但是制造介子需要相对高能量的粒子，因此生产仅限于大型物理研究设施，如美国伊利诺伊州的费米拉布国家粒子加速器和瑞士的欧洲核子研究中心加速器。

对此，DARPA国防科学办公室(DSO)负责MuS2的项目经理马克·沃罗贝尔(Mark Wrobel)表示：“我们的目标是开发一种新的、不需要大型加速器的陆上介子源，并使我们能够在相关能量下创造定向介子束，从10到100GeVs——用于成像或描述材料。促成这一项目的是一直在稳步推进的高峰值功率激光器技术，该技术有可能为在紧凑的外形尺寸下生产介子创造条件。MuS2将为研究开发紧凑和可运输的介子源的可行性奠定必要的基础。”

MuS2项目的目标是采用所谓的激光等离子体加速(LPA)，最初在几十厘米的空间内产生10 GeV的粒子，而最先进的线性加速器需要数百米。最终，MuS2项目寻求开发可扩展的实用工艺，通过在LPA、目标设计和紧凑型激光驱动器技术方面的创新，产生能够产生超过100 GeV的介子的条件。

介子在穿透材料时对密度变化很敏感，这使得它们在定位固体结构中的空隙方面特别有利。如果MuS2项目及其任何后续工作取得成功，就可以从外部扫描整个建筑物，以确定内部结构的特征，并检测是否存在特殊核材料等威胁材料。其他潜在的应用包括快速测绘地球表面以下数百米的地下隧道和密室的位置。

MuS2是一个为期四年的项目，分为两个阶段。在为期24个月的第一阶段，研究小组将进行初步的建模和比例研究，并利用实验来验证模型，以及尝试产生10 GeV的介子。在第二个为期24个月的阶段中，各小组将致力于开发100 GeV或更大的可扩展加速器设计，并为实际应用生产相关数量的介子。

鉴于对基础研究、高能物理和国防应用的高度关注，MuS2项目寻求能够全面研究实用介子源的综合团队。这些团队将需要以下方面的专业知识：

实验：千兆瓦级激光设备、LPA制度和介子目标设计;

仿真：高性能计算、细胞内粒子、蒙特卡洛和多物理学建模;

激光驱动器和系统研究：探讨高效、紧凑和高重复率的激光技术，并进行设计研究，使系统具有可运输的外形尺寸。

马克·沃罗贝尔表示：“为了解决这些不同的研究领域，我们预计将建立由学术界、国家实验室和国防工业组成的综合团队。”