Мюонная томография представляет собой передовой неинвазивный метод исследования, который позволяет учёным буквально «видеть» сквозь толщу камня. Эта технология стала возможной благодаря частицам, рождающимся в космических глубинах и движущимся с околосветовой скоростью. С её помощью раскрываются тайны, веками скрытые в недрах древних пирамид и вулканов, без малейшего вмешательства в их структуру.
Прорыв в Великой пирамиде
К октябрю 2016 года проект ScanPyramids под руководством Мехди Тайуби уже демонстрировал первые успехи. Команда представила египтологам данные о ранее неизвестной полости на северной стороне пирамиды Хуфу (Великой пирамиды Гизы). Всего через год, в 2017-м, исследователей ждала настоящая сенсация: глубоко внутри 4500-летнего сооружения была обнаружена гигантская пустота протяжённостью около 30 метров. Она располагалась над знаменитой Большой галереей, ведущей к погребальной камере фараона. Это стало первым крупным открытием внутренней структуры пирамиды с XIX века.
«Мы не знаем точной конфигурации этой пустоты — горизонтальная она или наклонная, представляет собой единое пространство или серию помещений. Но мы абсолютно уверены в её существовании», — заявил тогда Тайуби. Главным достижением было то, что открытие совершили без единого удара кирки: стены не сверлили, ходы не вскрывали. Пирамида осталась совершенно нетронутой.
Сила, пришедшая из космоса
Ключом к этому прорыву стала мюонная томография. Если традиционное изучение космоса предполагает отправку инструментов с Земли, то здесь всё наоборот: учёные используют частицы, рождённые в космосе, для исследования объектов на нашей планете.
Всё начинается с космических лучей — потоков высокоэнергетических частиц, возникающих от Солнца, взрывов сверхновых и других катастрофических событий во Вселенной. Сталкиваясь с атмосферой Земли, они порождают целый каскад вторичных частиц.
«Когда высокоэнергетическая космическая частица попадает в верхние слои атмосферы, она производит большой поток частиц, — поясняет профессор Ральф Кайзер, физик из Университета Глазго. — Большинство из них задерживается в атмосфере.
Обратите внимание: NASA инвестирует в футуристический телескоп, который будет строить сам себя в космосе.
Но некоторые добираются до земли. И это, как правило, мюоны».
Уникальные свойства мюонов
Мюон — это элементарная частица, похожая на электрон, но примерно в 200 раз тяжелее. Благодаря своей массе и колоссальной скорости мюоны обладают феноменальной проникающей способностью. Они могут пройти через десятки метров бетона или каменной кладки, в отличие от рентгеновских лучей, которые поглощаются уже на небольшой глубине.
«Мюоны могут преодолевать десятки метров бетона. Они также будут проходить через ваше тело, ничего не делая, — говорит Кайзер. — Они повсеместны, проницательны и бесплатны. Они часть нашей естественной среды».
Именно эти свойства делают мюоны идеальным инструментом для «просвечивания» массивных и труднодоступных объектов: запечатанных камер в пирамидах, скрытых пещер или жерл вулканов. Задача учёных — уловить эти частицы, прошедшие сквозь объект, и проанализировать, как изменился их поток.
Принцип работы: космический «рентген»
Доктор Джованни Македонио, руководитель проекта по изучению Везувия (MURAVES), сравнивает метод с обычной рентгенографией. Когда рентгеновские лучи проходят через тело, разные ткани (кости, мышцы) поглощают их по-разному, создавая на снимке контрастное изображение. В мюонной томографии роль «рентгена» играет естественный поток мюонов, а объектом исследования становится, например, вулкан или пирамида.
«По сути, мы видим тени разных частей объекта, — объясняет Македонио. — Чем плотнее материал, тем меньше мюонов через него проходит, и тем «темнее» эта область на итоговой картине». Однако, поскольку поток космических мюонов невелик, для создания чёткого изображения требуются долгие месяцы сбора данных.
Предшественник: почти открытие Альвареса
Интересно, что пионером в использовании этой технологии был известный американский физик Луис Альварес, который ещё в конце 1960-х годов попытался с помощью мюонов найти скрытые камеры в египетских пирамидах.
«Если вы посмотрите на оригинальную работу Альвареса, он всё сделал технически безупречно, — отмечает Кайзер. — Ему просто не повезло с выбором объекта: он исследовал пирамиду Хефрена. Если бы его детекторы были направлены на соседнюю пирамиду Хуфу, он мог бы совершить открытие ScanPyramids на полвека раньше».
Таким образом, мюонная томография, рождённая на стыке физики элементарных частиц, археологии и геологии, открывает новую эру в неинвазивном исследовании памятников прошлого и опасных природных объектов, используя для этого энергию далёкого космоса.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Ученые используют Космос для изучения пирамид в Египте.