Космические лучи открыли древнюю погребальную камеру, спрятанную под Неаполем — Ars Technica

Руины древнего некрополя Неаполь лежат примерно в 10 метрах ниже города Неаполь, Италия. Но это место находится в густонаселенном городском районе, что затрудняет проведение точных археологических раскопок этих руин. Поэтому группа ученых обратилась за помощью к космическим лучам — в частности, к методу визуализации, называемому рентгенографией. Мюонная томографияИ была обнаружена ранее скрытая под землей погребальная камера, по словам А. Последняя бумага Опубликовано в научных отчетах.

Как мы уже сообщали, существует долгая история использования мюонов в Изображение археологических сооруженийПроцесс упрощается, потому что космические лучи обеспечивают постоянный приток этих частиц. Инженер по имени Э. П. Джордж использовал их для измерения австралийского туннеля в 1950-х годах. Но лауреат Нобелевской премии по физике Луис Альварес поместил изображение мюона на карту, когда он объединился с египетскими археологами, чтобы использовать эту технику для поиска скрытых камер в пирамиде Хефрена в Гизе. Хотя в принципе это сработало, они не нашли никаких скрытых комнат.

Мюон также используется Чейз незаконно переехал Ядерный материал на пограничных переходах и наблюдение за действующими вулканами в надежде обнаружить, когда они могут извергнуться. В 2008 году ученые Техасского университета в Остине работали, пытаясь пойти по стопам Альвареса, повторно используя древние детекторы мюонов для поиска возможных скрытых руин майя в Белизе. Физики из Лос-Аламосской национальной лаборатории разрабатывают портативные версии систем визуализации мюонов, чтобы раскрыть секреты строительства купола над Землей. Собор Святой Марии Венеры Во Флоренции, Италия, он был спроектирован Филиппо Брунеллески в начале 15 века. Купол веками страдал от трещин, и мюонная визуализация может помочь защитникам природы выяснить, как их исправить.

В 2016 году ученые использовали мюонную визуализацию Поднимите сигналы Он указывает на проход, спрятанный за знаменитыми шевронными блоками на северной стороне Великая пирамида Гизы в Египте. В следующем году та же команда обнаружила загадочную пустоту в другом месте пирамиды, полагая, что это могла быть скрытая камера, которую позже раскрасили с помощью двух разных рисунков. мюонная визуализация Методы.

Существует множество различных форм визуализации мюонов, но все они обычно включают камеры, заполненные газом. Когда мюоны проносятся через газ, они сталкиваются с молекулами газа и испускают вспышку света, которую регистрирует детектор, что позволяет ученым рассчитать энергию и траекторию частицы. Это похоже на рентгеновские лучи или георадар, за исключением того, что мюоны с более высокой энергией возникают естественным образом вместо рентгеновских лучей или радиоволн. Эта высокая энергия позволяет отображать плотные и толстые материалы, такие как камни, используемые для строительства пирамид. Чем плотнее отображаемый объект, тем больше блокируется мюонов, которые отбрасывают контрольные тени. На финальном изображении появятся скрытые камеры, потому что они блокируют меньше частиц.

Неаполь был эллинистическим городом в гористой местности, богатой вулканическими породами. Это сделало его достаточно мягким, чтобы вырезать гробницы, храмы или пещеры для жилья. Одним из таких сооружений было кладбище на территории нынешнего района Санита в Неаполе, использовавшееся для захоронений с конца четвертого века до нашей эры до начала первого века нашей эры. Это место со временем было погребено под отложениями в результате ряда стихийных бедствий, в первую очередь наводнений. Лава де Виржини («Лава девственниц»). В отличие от лавы, поглотившей Помпеи, эта «лава» состояла из грязи и валунов, отколовшихся от холмов во время проливных дождей.

Точный размер кладбища неизвестен, но, вероятно, там были десятки могил, в каждой из которых было несколько тел. Четыре таких гробницы, ныне известные как Ipogeo dei Cristallini, были обнаружены в конце 19 века под семейным особняком ди Донато на Виа Кристаллини. (Текущие владельцы Вскрытие могил для общественных экскурсий в прошлом году.) После того, как землетрясение 1980 года вызвало трехмерный структурный анализ области, были обнаружены еще две погребальные камеры: Ipogeo dei Togati и Ipogeo dei Melograni.

Эти открытия породили надежду на то, что будут найдены новые скрытые погребальные камеры. Исследователи из Неаполитанского университета им. Федерико II, Национального института ядерной физики в Неаполе и Университета Нагоя в Японии считают, что рентгенография была бы идеальным способом сделать это. «Из-за своего неинвазивного характера этот метод особенно подходит для городских условий, где применение активных методов контроля, таких как сейсмические волны или скважины, невообразимо», — пишут авторы. Они основывались на своих детекторах ядерная эмульсия технологии; Эмульсионные детекторы очень просты и компактны и не требуют внешнего источника питания.

Развитие ядерной эмульсии в результате радиоактивных исследований в начале 20 века. Физик Эрнест Резерфорд начал использовать коммерческие фотопластинки для улавливания альфа-лучей, испускаемых различными радиоактивными материалами, из-за которых пластины темнеют. Его коллега, Киношита Суйкити, модифицировал основной подход, приготовив пленки желатиновой эмульсии с высокой концентрацией очень мелких зерен галогенида серебра для обнаружения альфа-частиц. Эти крупинки действуют как сенсоры, которые срабатывают, когда заряженная частица проходит через эмульсию и теряет свой заряд. После записи треки становятся видимыми под микроскопом после проявления пластин, что позволяет ученым измерить их местоположение и ориентацию.

Ядерная эмульсия была популярна при изучении космических лучей, что привело к открытию пи-мезона и нарушению четности в К-мезонах. Когда появились более мощные детекторы частиц и ускорители, ядерная эмульсия вышла из употребления. Тем не менее, это все еще полезно в некоторых физических экспериментах (например, опера и ЦЕРН Проект ФАСЕР), а также медицинские, биологические и археологические приложения.

Авторы исследования кладбища использовали два блока реагентов, каждый из которых содержал стопку из четырех эмульсионных пленок, запечатанных внутри конверта для контроля света и влажности, и оставили их в подземном хранилище (когда-то использовавшемся для выдержки ветчины) с 10 марта по 7 апреля. 2018. По окончании периода воздействия Эмульсии проявились на следующий день. Для сравнения они использовали трехмерную лазерную модель всех доступных подземных сооружений.

Рентгенограммы выявили свидетельства (в виде увеличения ожидаемого числа мюонов) новой подземной структуры, а также достаточно информации для авторов, чтобы оценить размер и расположение этой структуры. Структура соответствует прямоугольной погребальной камере, вероятно, частично заполненной камнем и осадком. Он имеет размеры 6,5 на 11,5 футов (2 на 3,5 метра) и по структуре похож на Ipogei dei Togati и Ipogeo dei Melograni. Авторы считают, что погребальная камера датируется концом четвертого — началом третьего века до нашей эры и, возможно, была могилой богатого человека или семьи.

DOI: Научные отчеты, 2023. 10.1038/с41598-023-32626-0 (о DOI).