借助断层扫描成像技术，科学家发现了一个隐藏的地下墓室

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科学家借助宇宙射线——特别是一种称为 muography 或muon 断层扫描的成像技术，发现了一个隐藏的地下墓室。

尼亚波利斯 (Neapolis) 古代墓地遗址位于现代意大利那不勒斯下方约 10 米（约 33 英尺）处。但该遗址位于人口稠密的市区，这使得对这些遗址进行仔细的考古发掘具有挑战性。

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考古学家使用宇宙射线探测那不勒斯希腊化时期的秘密地下墓室

大约在公元前四世纪末/三世纪初

这是地下部分的激光扫描 3D 视图

使用 μ 子对考古结构进行成像的历史由来已久，由于宇宙射线提供了这些粒子的稳定供应，因此这一过程变得更加容易。

一位名叫 E.P. George 在 1950 年代用它们测量了澳大利亚的一条隧道。 但是，诺贝尔物理学奖获得者路易斯·阿尔瓦雷斯 (Luis Alvarez) 与埃及考古学家合作，利用这项技术在吉萨的哈夫拉金字塔中寻找隐藏的密室，从而将 μ 介子成像放在了地图上。 虽然原理上可行，但他们并没有发现任何暗室。

介子还被用来在边境口岸寻找非法运输的核材料，并监测活火山以期发现它们何时可能爆发。

2008 年，德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家们试图追随阿尔瓦雷斯的脚步，重新利用旧的 μ 子探测器来寻找伯利兹可能隐藏的玛雅遗址。

洛斯阿拉莫斯国家实验室的物理学家一直在开发便携版本的 μ 子成像系统，以解开意大利佛罗伦萨圣玛丽大教堂顶部高耸穹顶 (Il Duomo) 的建造秘密，该穹顶由 Filippo Brunelleschi 在 15 世纪早期设计。 几个世纪以来，穹顶一直受到裂缝的困扰，而 μ 子成像可以帮助保护主义者找出修复它的方法。

2016 年，科学家使用 μ 子成像技术捕捉到信号，表明在埃及吉萨大金字塔北面著名的人字形街区后面有一条隐藏的走廊。 次年，同一个团队在金字塔的另一个区域发现了一个神秘的空洞，认为它可能是一个隐藏的房间，随后使用两种不同的 μ 子成像方法绘制了地图。

μ 子成像有多种变体，但它们通常都涉及充气室。 当 μ 子穿过气体时，它们与气体粒子发生碰撞并发出明显的闪光，探测器记录下来，使科学家能够计算出粒子的能量和轨迹。 它类似于 X 射线成像或探地雷达，不同之处在于自然产生的高能 μ 子而不是 X 射线或无线电波。 更高的能量使得对厚实、致密的物质成像成为可能，比如用于建造金字塔的石头。 成像的物体越密集，被阻挡的 μ 子就越多，从而投下明显的阴影。 隐藏的腔室会出现在最终图像中，因为它们阻挡的粒子较少。

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(a) 希腊墓室的碎片；

(b) Ipogeo dei Melograni；

(c) Ipogeo dei Togati；

(d) 考古学家 Michele Ruggiero 在 1888 年描述的另一个房间。

尼亚波利斯是一座希腊化城市，位于富含火山凝灰岩的丘陵地区。 这使得它足够柔软，可以雕刻出坟墓、礼拜场所或住房洞穴。 位于现在那不勒斯 Sanita 区的墓地就是这样一个创造物，用于从公元前四世纪末到公元一世纪初的墓葬。 随着时间的推移，该遗址被一系列自然灾害掩埋在沉积物中，最引人注目的是 lava dei vergini（“处女熔岩”）的洪水。 与著名的吞没庞贝古城的火山熔岩不同，这种“熔岩”是由暴雨期间从山上松散的泥土和岩石组成的。

墓地的确切大小不得而知，但它可能有数十座墓葬，每座墓葬中都有多具尸体。 19 世纪末，在位于克里斯塔利尼街的迪多纳托家族宫殿下方发现了四个这样的坟墓，现在被称为 Ipogeo dei Cristallini。 （现在的主人去年开放了坟墓供公众参观。）1980 年发生地震后，对该地区进行了 3D 结构分析，又发现了两个墓室：Ipogeo dei Togati 和 Ipogeo dei Melograni。

这些发现为找到更多隐藏的墓室带来了希望。 那不勒斯费德里科二世大学、那不勒斯国家核物理研究所和日本名古屋大学的研究人员认为，muography 是实现这一目标的理想方式。 作者写道：“由于其非侵入性，这种技术特别适用于无法想象地震波或钻孔等主动检测方法应用的城市环境。” 他们的探测器基于核乳化技术； 乳化液检测器简单、非常紧凑，并且不需要外部电源。

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(a, c) 带有核乳剂探测器的实验装置。 (b) 乳剂板的特写。

核乳剂由20世纪初的辐射研究发展而来。 物理学家欧内斯特·卢瑟福 (Ernest Rutherford) 开始使用商业照相底片捕捉各种放射性物质发出的 α 射线，这会导致底片变暗。 他的同事 Kinoshita Suekiti 修改了基本方法，用高浓度非常细的卤化银颗粒制备明胶乳剂膜来检测 α 粒子。 这些颗粒充当传感器，当带电粒子通过乳液并失去电荷时触发。 一旦记录下来，印版显影后，这些轨迹在显微镜下就会变得可见，从而使科学家能够测量其位置和方向。

核乳剂在宇宙射线的研究中很流行，导致发现了 pi 介子和 K 介子中的宇称违反。 当更强大的粒子探测器和加速器出现时，核乳剂就不再使用了。 然而，它在某些物理实验（如 OPERA 和 CERN 的 FASER 项目）以及医学、生物学和考古学应用中仍然有用。

2018 年 3 月 10 日至 4 月 7 日，大墓地研究的作者使用了两个检测器模块，每个检测器模块有一堆密封在信封内的四张感光胶片以控制光线和湿度，并将它们留在地下地窖（曾用于陈酿火腿）中 . 一旦曝光期结束，乳剂在第二天显影。 为了进行比较，他们依赖于所有可进入地下结构的 3D 激光扫描空间模型。

muography 揭示了一个新的地下结构的证据（以超过预期的 μ 子数量的形式），以及足够的信息供作者估计该结构的大小和位置。 该结构与矩形墓室一致，可能部分填充了岩石和沉积物。 它的尺寸为 6.5 x 11.5 英尺（2 x 3.5 米），在结构上与 Ipogei dei Togati 和 Ipogeo dei Melograni 相似。 作者认为墓室的历史可以追溯到公元前四世纪末/三世纪初，可能是一个富有的个人或家庭的坟墓。

本文参考 引用内容：

DOI：科学报告，2023 年。10.1038/s41598-023-32626-0

Hidden chamber discovery in the underground Hellenistic necropolis of Neapolis by muography

https://arstechnica.com/science/2023/05/cosmic-rays-reveal-hidden-ancient-burial-chamber-underneath-naples/