Пакуль адныя людзі спаборнічаюць у вынаходніцтве больш прасунутых спосабаў самазнішчэння, іншыя прыдумляюць не менш вар’яцкія, але больш мілыя метады пошукаў археалагічных помнікаў. Здаецца, яшчэ ўчора мы сядзелі на лекцыях і слухалі, што археалогія па натуры навука знішчальная, а ўжо сёння зрабіць план помніка можна нават яго не раскопваючы. Карацей, адна навіна з прасторы археалагічных даследаванняў нядаўна прыцягнула маю ўвагу, таму дзялюся сваімі спробамі зразумець, што ж за мюоны там выкарысталі даследчыкі.
Месца: раён Саніта, Неапаль, Італія. Час: эліністычны перыяд, VI-III стагоддзі да н.э. Першая старажытнагрэчаская калонія ў Італіі, што пачыналася пад назвай Куме, была перайменавана каля 650 г. да н.э. у Неаполіс, або Новы горад. Месца гэта было даволі буйным: мела свой форум, храмы і шматлікія падземныя катакомбы. Археолагі, якія шукаюць сляды грэчаскага жыцця ў Неапалі, гадамі ведалі, што старажытныя грабніцы хаваюцца прыкладна на 10 метраў ніжэй сучасных вуліц. Але вы не заўсёды вольныя перакапаць цэнтр горада, каб паглядзець на блізкія вашаму сэрцу магілы. Дык што рабіць, калі хтосьці накрыў аб’ект вашых пошукаў сучаснымі будынкамі? Натуральна, трэба клікаць на дапамогу касмічныя прамяні.
Каманда італьянскіх і японскіх даследчыкаў вырашыла знайсці раней невядомую пахавальную камеру эліністычнага перыяду, выкарыстоўваючы драбнюткія часціцы, якія завуць мюонамі. Мюон – гэта субатамная элементарная часціца, падобная на электрон, але з большай масай. Гэтыя зараджаныя часціцы ствараюцца касмічнымі прамянямі ў верхніх пластах атмасферы, як было выяўлена яшчэ ў 1936 годзе. І што асабліва важна, яны спакойна праходзяць праз цвёрдае рэчыва накшталт зямлі і рассейваюцца ў адкрытых прасторах – што вельмі карысна для выяўлення пустэч, такіх як падземныя камеры.
Каб зарэгістраваць гэтыя часціцы, пасланыя касмічнымі прамянямі, навукоўцы выкарысталі тэхналогію ядзернай эмульсіі – дэтэктар мюонаў, абсталяваны надзвычай адчувальнай фотаплёнкай. Па падрабязнасці таго, што гэта за тэхналогія ядзернай эмульсіі, звяртайцеся лепш да арыгінальнай публікацыі. У ёй апісваюцца крышталі браміду срэбра, пагружаныя ў жэлацінавы злучны матэрыял, якія актывуюцца стратай іянізацыі – а потым жыццярадасна сцвярджаецца, што эмульсійныя дэтэктары вельмі простыя. Спынімся на тым, што калі нашы мюоны прайшлі праз плёнку і актывавалі гэтыя крышталі, то плёнку праяўляць і па ёй разумеюць шлях мюонаў. У нашым выпадку запіс доўжыўся 28 дзён вясной 2018 года, і зарэгістраваў каля 10 мільёнаў мюонаў. Тое, што запісвалі дэтэктары, завецца мюонным патокам: кірунак і колькасць мюонаў, што прыбываюць у пэўную вобласць на працягу пэўнага часу.
Калі ўсё вышэйсказанае яшчэ здаецца вам простым, майце на ўвазе, што даследчыкі павінны былі знайсці месца для размяшчэння свайго дэтэктара, якое знаходзіцца ніжэй аб’екту іх даследавання. Справа ў тым, што касмічныя прамяні прыходзяць на нас з неба. Каб зафіксаваць шлях мюонаў праз жаданы аб’ект, вы павінны злавіць іх на супрацьлеглым баку гэтага аб’екта – гэтаксама як вы робіце рэнтгенаграфію грудной клеткі. Фактычна ў нашым выпадку працэс называецца мюаграфіяй – мюоннай рэнтгенаграфіяй. Што азначае той жа рэнтген, але з мюонамі і прыдатны для мэтаў, трохі большых за грудзі чалавека. Такіх як падземныя камеры, ці там вулканы і егіпецкія піраміды. Дарэчы, ранейшы знакаміты прыклад выкарыстання мюаграфіі ў археалогіі выявіў дагэтуль невядомы схаваны калідор над старажытным уваходам у Вялікую піраміду Хуфу ў Гізе.
Праблема ў тым, што размясціць дэтэктар пад аб’ектам крыху складаней у археалогіі, чым у рэнтгене грудной клеткі, бо часта аб’ект вашай цікавасці знаходзіцца пад зямлёй. На шчасце, рашэнне ў выпадку Неапаля было лёгка знойдзена, і навукоўцы змясцілі свае прылады выяўлення мюонаў у склеп 19-га стагоддзя. Той атмасферны склеп выкарыстоўваўся для вытрымкі вяндліны і знаходзіўся на глыбіні 18 метраў – што глыбей за нашу магілу. У выніку атрымаўся сэндвіч з космасам зверху, склепам 19-га стагоддзя ўнізе і пажаданай грэцкай магілай паміж імі. Для некаторага тыпу людзей такое начынне для бутэрбродаў больш захапляльнае, чым вяндліна.
Яшчэ адна невялікая праблема палягала ў тым, што вам трэба дакладна ведаць структуру, на якую вы глядзіце, каб мець магчымасць распазнаць у ёй анамаліі. Як і ў медыцынскай рэнтгенаграфіі, дзе трэба ведаць выгляд тыповай грудной клеткі чалавека, каб заўважыць адхіленні, у Неапалі вам трэба ўяўляць структуру яго падполля. У выпадку мюоннай радыяграфіі гэта азначала, што для распазнання нейкай схаванай падземнай структуры неабходна мець 3D-мадэль вядомых структур. І асабліва гэта важна ў такім складаным асяроддзі, як падзямеллі Неапаля, дзе пласты ўрбанізацыі хутка фармаваліся з XVI стагоддзя.
Такім чынам, акрамя часовай прыватызацыі склепа для вытрымкі вяндліны, некаторыя з даследчыкаў паклапаціліся аб правядзенні лазернага сканавання ўсіх навакольных падземных памяшканняў. У выніку яны стварылі дакладную трохмерную мапу ўсіх вядомых на цяперашні момант падземных структур. Наяўнасць такой мадэлі дазволіла навукоўцам параўнаць дадзеныя мюаграфіі з чаканнямі і адзначыць анамаліі ў патоку мюонаў, якія не адпавядалі трохмернай мапе.
Вось так і знайшлася дагэтуль невядомая пустэча ў зямлі пад Неапалем. Мяркуючы па яе прастакутнай форме, яна не прыродная, а створана чалавекам. І, мяркуючы па глыбіні 8,5 метраў, яна можа быць часткай эліністычнага некропаля VI-III стагоддзяў да н.э., падобнай да іншых багатых магіл, якія турысты наведваюць падчас падземных экскурсій па Неапалі.
Н’а жаль, у канфігурацыі, выкарыстанай даследчыкамі, метад мюаграфіі дае не вельмі дакладныя вынікі. Зарэгістраваныя мюоны дазволілі выявіць прыблізную форму пакоя памерам 2 на 3,5 метра, але яны не маглі разабраць аб’екты памерам менш за 10 см. Такім чынам, мы маем карціну занадта размытую, каб разглядзець нейкія артэфакты і косці. Некаторыя іншыя эліністычныя магілы, раскапаныя ў Неапалі, утойвалі прадметы з гліны, бронзы і жалеза, а таксама прыгожыя фрэскі. Але, каб дабрацца да тых, якія патэнцыйна могуць быць схаваны ў нядаўна выяўленай некранутай камеры, усё роўна спатрэбіцца іх нейкім чынам выкапаць з-пад горада. Ці вынайсці яшчэ больш прасунутыя метады бачання праз глебу.