Raios cósmicos revelam antiga câmara funerária escondida sob Nápoles – Ars Technica

As ruínas da antiga necrópole de Neápolis ficam a cerca de 10 metros (cerca de 33 pés) abaixo da cidade de Nápoles, na Itália. Mas o local está em uma área urbana densamente povoada, dificultando a realização de escavações arqueológicas precisas para essas ruínas. Assim, uma equipe de cientistas recorreu aos raios cósmicos para obter ajuda – especificamente uma técnica de imagem chamada radiografia, ou Tomografia MuonE uma câmara funerária anteriormente escondida no subsolo foi descoberta, de acordo com A o último papel Publicado em Relatórios Científicos.

Como relatamos, há uma longa história de uso de múons em Imagem de estruturas arqueológicasO processo é facilitado porque os raios cósmicos fornecem um suprimento constante dessas partículas. Um engenheiro chamado E.P. George os usou para fazer medições de um túnel australiano na década de 1950. Mas o físico vencedor do Prêmio Nobel, Luis Alvarez, colocou imagens de múons no mapa quando se uniu a arqueólogos egípcios para usar a técnica para procurar câmaras escondidas na pirâmide de Khafre em Gizé. Embora funcionasse em princípio, eles não encontraram nenhum quarto escondido.

Múon também é usado Chase movido ilegalmente Material nuclear em passagens de fronteira e monitoramento de vulcões ativos, na esperança de detectar quando eles podem entrar em erupção. Em 2008, cientistas da Universidade do Texas, em Austin, trabalharam, tentando seguir os passos de Alvarez, reutilizando antigos detectores de múon para procurar possíveis ruínas maias escondidas em Belize. Físicos do Laboratório Nacional de Los Alamos têm desenvolvido versões portáteis de sistemas de imagens de múons para desvendar os segredos da construção da cúpula acima da Terra. Catedral de Santa Maria de Vênus Em Florença, na Itália, foi projetado por Filippo Brunelleschi no início do século XV. A cúpula foi atormentada por rachaduras por séculos, e imagens de múons podem ajudar os conservacionistas a descobrir como consertá-las.

Em 2016, os cientistas usaram imagens de múons Pegue os sinais Ele aponta para uma passagem escondida atrás dos famosos blocos chevron na face norte do A Grande Pirâmide de Gizé No Egito. No ano seguinte, a mesma equipe descobriu um vazio misterioso em outra área da pirâmide, acreditando que poderia ser uma câmara escondida, que posteriormente foi pintada usando duas cores diferentes. imagem de múon Métodos.

Existem muitas formas diferentes de imagens de múons, mas todas geralmente envolvem câmaras cheias de gás. À medida que os múons atravessam o gás, eles colidem com as moléculas de gás e emitem um flash de luz que o detector registra, permitindo aos cientistas calcular a energia e a trajetória da partícula. É semelhante aos raios X ou radar de penetração no solo, exceto que os múons de alta energia ocorrem naturalmente em vez de raios X ou ondas de rádio. Essa alta energia possibilita a visualização de materiais densos e espessos, como as pedras usadas para construir as pirâmides. Quanto mais denso o objeto da imagem, mais múons são bloqueados, o que lança sombras reveladoras. Câmaras ocultas aparecerão na imagem final porque bloqueiam menos partículas.

Neapolis era uma cidade helenística em uma região montanhosa rica em rochas vulcânicas. Isso o tornou macio o suficiente para esculpir túmulos, locais de culto ou cavernas para habitação. Uma dessas construções foi o cemitério no que hoje é o distrito de Sanita, em Nápoles, usado para enterros desde o final do século IV aC até o início do século I dC. O local foi enterrado em sedimentos ao longo do tempo por uma série de desastres naturais, principalmente inundações Lava de Virginie (“Lava das Virgens”). Ao contrário da lava que engoliu Pompéia, esta “lava” era composta de lama e pedras que se desprenderam das colinas durante fortes chuvas.

O tamanho exato do cemitério é desconhecido, mas provavelmente continha dezenas de túmulos, cada um com vários corpos. Quatro dessas tumbas, agora conhecidas como Ipogeo dei Cristallini, foram descobertas no final do século 19 sob a mansão da família di Donato na Via Cristallini. (Proprietários atuais Abrindo sepulturas para passeios públicos no ano passado.) Depois que o terremoto de 1980 levou a uma análise estrutural tridimensional da área, mais duas câmaras funerárias foram descobertas: Ipogeo dei Togati e Ipogeo dei Melograni.

Essas descobertas aumentaram as esperanças de que mais câmaras funerárias escondidas seriam encontradas. Pesquisadores da Universidade de Nápoles Federico II, do Instituto Nacional de Física Nuclear de Nápoles e da Universidade de Nagoya, no Japão, acreditam que a radiografia seria uma maneira ideal de fazer isso. “Devido à sua natureza não invasiva, esta técnica é particularmente adequada para ambientes urbanos onde aplicações de métodos de inspeção ativa, como ondas sísmicas ou furos, são inimagináveis”, escreveram os autores. Eles foram baseados em seus detectores emulsão nuclear tecnologia; Os detectores de emulsão são muito simples e compactos e não requerem uma fonte de alimentação externa.

O desenvolvimento da emulsão nuclear da pesquisa radioativa no início do século XX. O físico Ernest Rutherford começou a usar placas fotográficas comerciais para capturar raios alfa emitidos por vários materiais radioativos, que causavam o escurecimento das placas. Seu colega, Kinoshita Suikiti, modificou a abordagem básica, preparando filmes de emulsão de gelatina com alta concentração de grãos de haleto de prata muito finos para detecção de partículas alfa. Esses grãos atuam como sensores, que são acionados quando uma partícula carregada passa pela emulsão e perde sua carga. Uma vez registradas, as pegadas tornam-se visíveis ao microscópio depois que as placas são reveladas, permitindo que os cientistas meçam sua localização e orientação.

A emulsão nuclear era popular no estudo dos raios cósmicos, o que levou à descoberta do méson pi e da violação de paridade nos mésons K. Quando detectores e aceleradores de partículas mais poderosos entraram em cena, a emulsão nuclear caiu em desuso. No entanto, ainda é útil em alguns experimentos físicos (por exemplo, ópera e do CERN Projeto FASER), bem como aplicações médicas, biológicas e arqueológicas.

Os autores do estudo do cemitério usaram duas unidades de reagentes, cada uma contendo uma pilha de quatro filmes de emulsão selados dentro de um envelope para controlar a luz e a umidade, e os deixaram em um cofre subterrâneo (presunto envelhecido de uso único) de 10 de março a 7 de abril de 2018. Terminado o período de exposição, as emulsões foram desenvolvidas no dia seguinte. Para fins de comparação, eles contaram com um modelo espacial de varredura a laser 3D de todas as estruturas subterrâneas acessíveis.

As radiografias revelaram evidências (na forma de um aumento no número esperado de múons) de uma nova estrutura subterrânea, bem como informações suficientes para os autores estimarem o tamanho e a localização dessa estrutura. A estrutura corresponde a uma câmara funerária retangular, provavelmente parcialmente preenchida com rocha e sedimentos. Mede 6,5 por 11,5 pés (2 por 3,5 metros) e é semelhante em estrutura ao Ipogei dei Togati e Ipogeo dei Melograni. Os autores acreditam que a câmara mortuária data do final do século IV / início do III aC e pode ter sido o túmulo de um indivíduo ou família rica.

DOI: Relatórios Científicos, 2023. 10.1038/s41598-023-32626-0 (sobre DOIs).