Promienie kosmiczne ujawniają starożytną komorę grobową ukrytą pod Neapolem – Ars Technica

Ruiny starożytnej nekropolii Neapolis leżą około 10 metrów poniżej Neapolu we Włoszech. Ale miejsce to znajduje się w gęsto zaludnionym obszarze miejskim, co utrudnia prowadzenie dokładnych wykopalisk archeologicznych dla tych ruin. Dlatego zespół naukowców zwrócił się o pomoc do promieni kosmicznych — w szczególności do techniki obrazowania zwanej radiografią Tomografia mionowaOdkryto także komorę grobową ukrytą wcześniej pod ziemią, jak podaje A Ostatni papier Opublikowane w raportach naukowych.

Jak informowaliśmy, istnieje długa historia używania mionów Obraz struktur archeologicznychProces ten jest ułatwiony, ponieważ promienie kosmiczne zapewniają stały dopływ tych cząstek. Inżynier EP George użył ich do wykonania pomiarów australijskiego tunelu w latach pięćdziesiątych. Ale zdobywca nagrody Nobla fizyk Luis Alvarez umieścił obrazowanie mionów na mapie, kiedy połączył siły z egipskimi archeologami, aby użyć tej techniki do poszukiwania ukrytych komór w piramidzie Chefrena w Gizie. Chociaż w zasadzie zadziałało, nie znaleźli żadnych ukrytych pomieszczeń.

Używany jest również mion Chase nielegalnie przeniesiony Materiał nuklearny na przejściach granicznych i monitorowanie aktywnych wulkanów, mając nadzieję na wykrycie, kiedy mogą wybuchnąć. W 2008 roku pracowali naukowcy z University of Texas w Austin, próbując podążać śladami Alvareza, ponownie wykorzystując starożytne detektory mionów do poszukiwania możliwych ukrytych ruin Majów w Belize. Fizycy z Los Alamos National Laboratory opracowują przenośne wersje systemów obrazowania mionów, aby odkryć sekrety budowy kopuły nad Ziemią. Katedra Najświętszej Marii Panny Wenus We Florencji we Włoszech został zaprojektowany przez Filippo Brunelleschiego na początku XV wieku. Kopuła była nękana pęknięciami od wieków, a obrazowanie mionów może pomóc konserwatorom dowiedzieć się, jak je naprawić.

W 2016 roku naukowcy wykorzystali obrazowanie mionowe Odbierz sygnały Wskazuje na przejście ukryte za słynnymi blokami jodełki na północnej ścianie Wielka Piramida w Gizie w Egipcie. W następnym roku ten sam zespół odkrył tajemniczą pustkę w innym obszarze piramidy, wierząc, że może to być ukryta komnata, którą później pomalowano dwoma różnymi obrazowanie mionów Metody.

Istnieje wiele różnych form obrazowania mionów, ale wszystkie zwykle obejmują komory wypełnione gazem. Gdy miony przeskakują przez gaz, zderzają się z cząsteczkami gazu i emitują błysk światła, który rejestruje detektor, umożliwiając naukowcom obliczenie energii i trajektorii cząstki. Jest podobny do promieniowania rentgenowskiego lub radaru penetrującego ziemię, z wyjątkiem tego, że miony o wyższej energii występują naturalnie zamiast promieni rentgenowskich lub fal radiowych. Ta wysoka energia umożliwia obrazowanie gęstych i grubych materiałów, takich jak kamienie używane do budowy piramid. Im gęstszy obrazowany obiekt, tym więcej mionów jest zablokowanych, co rzuca charakterystyczne cienie. Ukryte komory pojawią się na ostatecznym obrazie, ponieważ blokują mniej cząstek.

Neapolis było hellenistycznym miastem w górzystym regionie bogatym w skały wulkaniczne. To sprawiło, że był wystarczająco miękki, aby wyrzeźbić grobowce, miejsca kultu lub jaskinie na mieszkania. Jedną z takich konstrukcji był cmentarz w dzisiejszej dzielnicy Sanita w Neapolu, używany do pochówków od końca IV wieku pne do początku I wieku naszej ery. Miejsce to zostało z czasem zasypane osadami w wyniku serii klęsk żywiołowych, w szczególności powodzi Lava de Virginie („Lawa dziewic”). W przeciwieństwie do lawy, która zalała Pompeje, ta „lawa” składała się z błota i głazów, które oderwały się od wzgórz podczas ulewnych deszczy.

Dokładny rozmiar cmentarza nie jest znany, ale prawdopodobnie zawierał dziesiątki grobowców, każdy z wieloma ciałami. Cztery takie grobowce, obecnie znane jako Ipogeo dei Cristallini, odkryto pod koniec XIX wieku pod posiadłością rodziny di Donato przy Via Cristallini. (Obecni właściciele Otwarcie grobów na wycieczki publiczne w zeszłym roku.) Po trzęsieniu ziemi w 1980 r., które spowodowało trójwymiarową analizę strukturalną tego obszaru, odkryto jeszcze dwie komory grobowe: Ipogeo dei Togati i Ipogeo dei Melograni.

Odkrycia te wzbudziły nadzieje na odnalezienie kolejnych ukrytych komór grobowych. Naukowcy z Uniwersytetu Fryderyka II w Neapolu, Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej w Neapolu oraz Uniwersytetu Nagoya w Japonii uważają, że radiografia byłaby idealnym sposobem na osiągnięcie tego celu. „Ze względu na swoją nieinwazyjną naturę technika ta jest szczególnie odpowiednia w środowiskach miejskich, w których zastosowania aktywnych metod inspekcji, takich jak fale sejsmiczne lub odwierty, są niewyobrażalne” – napisali autorzy. Opierały się na swoich detektorach emulsja jądrowa technologia; Detektory emulsji są bardzo proste i kompaktowe i nie wymagają zewnętrznego źródła zasilania.

Rozwój emulsji jądrowej z badań radioaktywnych na początku XX wieku. Fizyk Ernest Rutherford zaczął używać komercyjnych płyt fotograficznych do przechwytywania promieni alfa emitowanych przez różne materiały radioaktywne, które powodują ciemnienie płyt. Jego kolega, Kinoshita Suikiti, zmodyfikował podstawowe podejście, przygotowując folie z emulsji żelatynowej o wysokim stężeniu bardzo drobnych ziaren halogenku srebra do wykrywania cząstek alfa. Ziarna te działają jak czujniki, które są wyzwalane, gdy naładowana cząsteczka przechodzi przez emulsję i traci swój ładunek. Po zarejestrowaniu ślady stają się widoczne pod mikroskopem po wywołaniu płytek, co pozwala naukowcom zmierzyć ich położenie i orientację.

Emulsja jądrowa była popularna w badaniach promieni kosmicznych, co doprowadziło do odkrycia pi-mezonu i łamania parzystości w K-mezonach. Kiedy na scenie pojawiły się potężniejsze detektory cząstek i akceleratory, emulsja jądrowa wypadła z użycia. Jednak nadal jest przydatny w niektórych eksperymentach fizycznych (np opera i CERN Projekt FASER), jak również zastosowań medycznych, biologicznych i archeologicznych.

Autorzy badania cmentarnego wykorzystali dwie jednostki odczynników, z których każda zawierała stos czterech błon emulsyjnych zamkniętych w kopercie w celu kontrolowania światła i wilgotności, i pozostawili je w podziemnym skarbcu (jednorazowa starzona szynka) od 10 marca do 7 kwietnia, 2018. Po zakończeniu okresu ekspozycji Emulsje zostały opracowane następnego dnia. W celach porównawczych oparli się na skanowanym laserowo modelu przestrzennym 3D wszystkich dostępnych struktur podziemnych.

Zdjęcia rentgenowskie ujawniły dowody (w postaci wzrostu oczekiwanej liczby mionów) nowej struktury podziemnej, a także wystarczająco dużo informacji, aby autorzy mogli oszacować rozmiar i położenie tej struktury. Struktura odpowiada prostokątnej komorze grobowej, prawdopodobnie częściowo wypełnionej skałą i osadami. Mierzy 6,5 na 11,5 stopy (2 na 3,5 metra) i ma podobną budowę do Ipogei dei Togati i Ipogeo dei Melograni. Autorzy uważają, że komora grobowa pochodzi z końca IV/początku III wieku pne i mogła być grobowcem zamożnej osoby lub rodziny.

DOI: Raporty naukowe, 2023. 10.1038 / s41598-023-32626-0 (o DOI).