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考古学家正计划用宇宙射线扫描吉萨大金字塔

放大字体  缩小字体 2024-12-03 01:54  浏览次数:19

吉萨大金字塔可能是人类建造的最具标志性的建筑。古代文明建造的考古图标证明了他们的伟大和坚持不懈。但在某些方面,大金字塔是独一无二的。在古代世界七大奇迹中,只有大金字塔相对完好无损。

一组科学家将利用高能物理(HIP)的先进技术,用宇宙射线μ子扫描吉萨的胡夫大金字塔。他们想要比以往更深入地了解大金字塔,并绘制其内部结构。这一努力被称为探索大金字塔(EGP)任务。

吉萨大金字塔始建于公元前26世纪。这是法老胡夫的坟墓,也被称为胡夫。这座金字塔花了27年的时间,用了230万块石头(由石灰石和花岗岩组成)建成,重达600万吨。3800多年来,它一直是世界上最高的人造建筑。我们现在看到的只是大金字塔底层的核心结构。随着时间的推移,光滑的白色石灰石外壳被移除。

人们对大金字塔进行了深入研究,多年来,考古学家已经绘制出了金字塔的内部结构。金字塔和它下面的地面包含不同的房间和通道。胡夫(胡夫)的房间大致坐落在金字塔的中心。

This figure is an elevation diagram of the interior structures of the Great Pyramid. The inner and outer lines indicate the pyramid's present and original profiles. 1. Original entrance 2. Robbers' Tunnel (tourist entrance) 3, 4. Descending Passage 5. Subterranean Chamber 6. Ascending Passage 7. Queen's Chamber & its "air-shafts" 8. Horizo<em></em>ntal Passage 9. Grand Gallery 10. King's Chamber & its "air-shafts" 11. Grotto & Well Shaft. Image Credit: By Flanker, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=41041394
这幅图是大金字塔内部结构的立面图。内线和外线显示了金字塔现在和原来的轮廓。1. 原始入口2。强盗隧道(游客入口)3、4。下行通道5。地下室6。提升通道7。女王的房间和它的“通风井”Horizo ntal通道9。大画廊10。国王的房间和它的“通风井”洞穴和井井。图片来源:由Flanker, CC By - sa 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=41041394

近年来,考古团队使用了一些高科技手段,对金字塔内部进行了更严格的探索。在20世纪60年代末,美国物理学家路易斯·阿尔瓦雷斯(Luis Alvarez)和他的团队使用介子断层扫描技术来扫描金字塔的内部。1969年,阿尔瓦雷斯报告说,他们检查了金字塔的19%,没有发现新的密室。

2016-17年,金字塔扫描团队使用非侵入性技术来研究大金字塔。和之前的阿尔瓦雷斯一样,他们使用介子断层扫描,以及红外热成像和其他工具。他们最重要的发现是“大空洞”,一个位于大画廊上方的巨大空洞。这一发现发表在《自然》杂志上,被认为是当年最重要的科学发现之一。

μ子是基本粒子,类似于电子,但质量更大。它们被用于断层扫描,因为它们能深入到结构中。比x光还深入。

当被称为宇宙射线的高能粒子猛烈撞击地球大气层时,就产生了宇宙射线介子。宇宙射线是原子的碎片——高能质子和原子核——不断地从太阳、太阳系和星系外流入地球。当这些粒子与地球大气层碰撞时,碰撞会产生次级粒子簇射。其中一些粒子是介子。

This diagram shows what happens when a primary cosmic particle collides with a molecule of atmosphere, creating an air shower. An air shower is a cascade of seco<em></em>ndary decay particles including muons, indicated with the symbol ?. Image Credit: By SyntaxError55 at the English Wikipedia, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=13361920
这张图显示了当一个主要的宇宙粒子与大气分子碰撞时所发生的事情,产生了空气簇射。风淋室是一簇小瀑布 Ndary衰变粒子,包括μ子,用符号?表示。图片来源:SyntaxError55,英文维基百科,CC By - sa 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=13361920

μ子是不稳定的,只会在几微秒或百万分之一秒内衰变。但它们的传播速度接近光速,在如此高的速度下,它们可以在衰变前深入穿透。宇宙射线源源不断地轰击着地球,产生了无穷无尽的介子。介子层析成像的任务是对介子进行有效的测量。

介子断层摄影术被用于不同的应用,比如检查集装箱是否有违禁品。最近在μ子层析成像技术的创新提高了它的功率,并导致了新的应用。例如,意大利的科学家们将使用介子断层扫描技术对维苏威火山内部进行成像,希望能了解它何时可能再次喷发。

探索大金字塔(EGP)任务的下一步是使用μ子断层成像技术对大金字塔进行成像。就像之前的“金字塔扫描”一样,EGP将使用介子断层扫描技术来成像结构的内部。但EGP表示,他们的μ子望远镜系统将比之前的μ子成像功能强大100倍。“我们计划领域望远镜系统灵敏度的100倍以上的设备最近被使用在大金字塔,将图像从几乎所有角度μ介子和,第一次产生真正的层析图像的如此大的结构,”他们在报纸上写解释任务。

EGP将使用非常大的望远镜传感器移动到大金字塔外的不同位置。探测器将被组装在温度控制的运输集装箱中,以方便运输。每个单元长12米,宽2.4米,高2.9米(40英尺长,8英尺宽,9.5英尺高)。他们的模拟使用了两台介子望远镜,每台望远镜由四个容器组成。

On the left is an illustration of the co<em></em>ntainers that make up the telescope. On the right is an illustration of how the telescope will be set up on-site. Image Credit: Explore Great Pyramid mission/Bross et al. 2022.
在左边是一个例子的co 组成望远镜的容器。右边是一幅如何在现场安装望远镜的插图。图片来源:探索大金字塔任务/布罗斯等人。2022年。

在EGP任务中有五个关键点:

对整个内部结构进行详细分析,不仅可以区分石头和空气,还可以测量密度的变化。回答有关公司的问题 能够看到相对较小的结构不连续性的教学技术。望远镜系统的大尺寸不会产生o 只增加了分辨率,但能快速收集数据,这将使所需的查看时间最小化。EGP团队预计观测时间为两年。望远镜本质上是模块化的。这使得它很容易重新计算 在另一个地点进行后续研究。从技术角度来看,该系统所采用的技术已经经过了大量的工程设计和测试,并且具有低风险。

EGP仍在建造望远镜原型,并决定他们将使用何种数据处理技术。在此过程中,他们正在进行模拟和其他工作,为这次任务做准备。其中一个关键的部分是,他们将如何把所有这些μ子聚集到断层图像中。

但是团队对他们目前所做的工作很有信心,对他们的新方法也很满意。EGP表示,他们的努力将首次创造出大金字塔的实际层析图像,而不是二维图像。

“探索大金字塔任务采用了一种不同的方法,用宇宙射线μ子来成像大型结构。在我们的例子中,在吉萨高原的胡夫大金字塔,使用放置在结构外的非常大的μ子望远镜,可以产生更高分辨率的图像,因为检测到大量的μ子。此外,通过将望远镜围绕金字塔底部移动,可以首次进行真正的层析图像重建。”

到目前为止,EGP的大部分工作都是数据模拟。但他们建造望远镜时不会从零开始。他们写道:“望远镜中使用的探测器技术已经很成熟,特定组件的原型设计也已经开始。”

当“金字塔扫描”在2017年发现大空洞时,这是一个大新闻。这也引起了一些争议。埃及古物学家扎希·哈瓦斯对这些发现嗤之以鼻。他告诉《纽约时报》,“他们什么也没发现……这份报告没有提供任何埃及学方面的资料。”零。”

但大多数埃及古物学家都接受了这一发现及其科学性质。物理学家也支持这一发现。粒子物理学家李·汤普森告诉《科学》杂志:“科学家们在三个独立的实验中使用三个不同的μ子探测器“看到”了这个空洞,这使得他们的发现非常有说服力。”

当科学家们利用现代高能物理学探索人类最古老的考古宝藏之一时,一定会有一些戏剧性的事情发生。一些埃及古物学家似乎有很强的占有欲,可能会把物理学家视为他们领域的闯入者。他们可能不喜欢物理学家使用来自外太空的神秘粒子来揭开我们古老过去的面纱。

看来他们得慢慢习惯了。

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