Мюоны помогли найти погребальную камеру под улицами Неаполя

Археологи и физики из Италии и Японии использовали мюонную томографию, чтобы обнаружить неизвестную ранее погребальную камеру эллинистического периода под улицами Неаполя. Сам некрополь захоронен на глубине около десяти метров, но откопать его целиком не представляется возможным без ущерба для города, поэтому его изучали мюонными детекторами, установленными в подвале на глубине 18 метров. Исследование опубликовано в Scientific Reports.

Не всегда у археологов есть доступ в определенные части зданий или местности. Одним из методов, который помогает преодолеть эти трудности, стала мюонная томография. Она основана на способности мюонов, рожденных в верхних слоях атмосферы в результате взаимодействия космических лучей с атомами газов, слабо взаимодействовать с веществом.

Мюоны по своим свойствам идентичны электронам за исключением массы и времени жизни. Поскольку они участвуют только в слабом и электромагнитном взаимодействии и обладают большой (207 электронных) массой, каменные толщи не могут их существенно задержать, хотя определенную часть своей энергии эти частицы все же теряют. Измеряя это ослабление, ученые могут сделать выводы о существовании пустот или каверн, невидимых другими методами. Подробнее об этом читайте в материале «Упавшие с неба».

Мы регулярно рассказываем о том, как археологи используют мюонную томографию для исследования египетских пирамид. В 2017 году они нашли скрытую камеру в пирамиде Хеопса, а совсем недавно там обнаружили коридор длиной примерно девять метров.

На этот раз мюонной томографией воспользовалась группа исследователей из Италии и Японии под руководством Валерия Тюкова (Valeri Tioukov) из Национального института ядерной физики в Неаполе. Археологи вместе с физиками исследовали подземный некрополь эллинистического периода, расположенный под улицами Неаполя.

Остатки древнего Неаполя вместе с его зданиями, улицами, акведуками и прочими объектами, которые возводили греки начиная со второй половины первого тысячелетия до нашей эры, захоронены примерно на десять метров ниже нынешнего уровня улиц города. Часть этих объектов удается исследовать благодаря различным подземным сооружениям, например, водохранилищам, построенным в XVI веке, или бомбоубежищам времен Второй мировой войны. Систематические же раскопки недоступны из-за проблем с безопасностью зданий и густонаселенности районов Неаполя.

К числу таких районов города относится район Санита, в котором ранее были обнаружены две погребальные камеры Гипогеи Тогатти и Гипогеи Мелорани. Они — это часть древнего греческого некрополя, сложившегося на этой территории в VI–III веках до нашей эры. Памятники примечательны тем, что они были построены для представителей знати, а потому содержат в себе множество фресок и горельефов.

Для детектирования мюонов ученые использовали стопки из пленок на основе бромида серебра в желатине. Взаимодействие моюнов с кристаллами соли приводит к их ионизации и активации, и после проявки на месте взаимодействия с частицей остается характерных серебряный трек, который могут различить автоматизированные микроскопы. Каждая пленка представляла собой пластинку площадью 25×30 квадратных сантиметров и толщиной 300 микрометров.

Физики готовили две стопки по четыре пленки, защищая их от влаги и света, а также механических повреждений. Они оставляли свои мюонные детекторы на 28 дней в подземном помещении, расположенном на глубине 18 метров —в XIX веке этот подвал использовали для выдержки окороков. После сбора данных образцы делились по парам и направлялись в две лаборатории в Италии и Японии для независимого анализа.

Обе научные группы пришли к одним и тем же результатам. Сопоставление данных о треках частиц с результатом моделирования согласовывалось с известными структурами некрополя, но также позволило обнаружить скрытую и в настоящее время недоступную погребальную камеру. Ученые предположили, что они имеет прямоугольную форму размерами 2-3,5 метра и частично засыпана грунтом.

Ранее мы рассказывали, как рентгеновская фазово-контрастная томография помогла прочитать часть текста обугленного свитка из древнеримского города Геркуланума.