Kosmische stralingsdeeltjes duiden op 2500 jaar oud ondergronds graf
Met moderne meetapparatuur en in de atmosfeer ontstane deeltjes hebben onderzoekers een oud grafmonument onder de Italiaanse stad Napels geïdentificeerd en in kaart gebracht.
Foto van Romeins-christelijke catacombe uit het gebied San Gennaro in Napels. Het is niet de geïdentificeerde kamer, waarvan nog geen foto’s beschikbaar zijn.
Ver onder de dichtbevolkte Italiaanse stad Napels liggen de resten van oude Griekse en Romeinse nederzettingen. Het is een paradijs voor archeologen, maar ze kunnen er niet komen vanwege de moderne bebouwing.
De stad, gesticht als Cuma, werd rond 650 v.Chr. door Griekse kolonisten omgedoopt tot Napels (Neápolis, oud-Grieks voor ‘nieuwe stad’).
En er zijn talrijke graven uit de 6e tot 3e eeuw v.Chr., evenals vroegchristelijke catacomben uit de Romeinse periode van de 2e tot 4e eeuw n.Chr.
Deze grafmonumenten liggen echter ruim 10 meter onder moderne gebouwen.
Een team van Italiaanse en Japanse onderzoekers van het Italiaanse instituut voor kernfysica heeft een manier gevonden om deze ondergrondse kamers in kaart te brengen zonder dure opgravingen.
Deeltjes in holtes
In een artikel in het tijdschrift Scientific Reports leggen ze uit hoe ze muontomografie, dus het gebruik van muonen, hebben toegepast om een nog onbekende ondergrondse grafkamer te vinden.
Muonen zijn subatomaire elementaire deeltjes en daarom ondeelbaar, en net als elektronen hebben ze een negatieve lading. Ze zijn echter ongeveer 200 keer zo zwaar en ontstaan als kosmische straling de dampkring raakt.
Natuurkundigen gebruiken muonen om de eigenschappen van materialen te bepalen, omdat ze erdoorheen kunnen bewegen. Daarbij verliezen ze energie of buigt hun baan af.
Een tomograaf maakt beelden van het inwendige van voorwerpen en is bekend van CT-scanners. Een muontomograaf kan dus muonen waarnemen die door materialen heen zijn gedrongen – vergelijkbaar met röntgenstraling.
(a) Een bovenaanzicht van Google Maps van het gebied waar de kamer zich bevindt. De gestippelde cirkel markeert het gebied waar muonen op de geheime grafkamer duiden. (b) Schets van het niveau op 10 meter diepte met de Griekse grafkamers. De nummers van 1 tot 11 staan voor de kamers. De kamers 2 en 3 zijn tot nu toe onbekend waarbij kamer 3 de door muonen onderzochte kamer is. De andere kamers zijn bekend.
En dat gebruikten de Italiaanse en Japanse onderzoekers om de ondergrondse grafkamer te identificeren.
Ze observeerden de muonen die door de muren en rotsen waren gedrongen en zich in de holte erachter verspreidden.
3D-beelden van deeltjesbanen
Om precies te zijn gebruikten ze een atomaire emulsietechnologie, waarbij de banen van de geladen muonen werden vastgelegd en gevisualiseerd op extreem gevoelige fotografische film.
Van daaruit konden ze met een deeltjesdetector de richting en de flux van de deeltjes meten, dus hoeveel muonen er in de loop van de tijd door de film stromen, en een 3D-model maken van de muonbanen in de holte.
De detectoren om de deeltjes te registreren moeten echter onder de meetplaats staan, want muonen komen uit de atmosfeer.
De apparatuur moest dus lager komen te staan dan de grafkamer zelf – dus op meer dan 10 meter diepte.
Een 3D-beeld van de hele ondergrondse structuur rond de grafkamer. De vier groene stippen zijn referentiepunten die aangeven waar de kamer zich bevindt. De kamer onderaan de foto is de ruimte waar de muondetector zich bevond, die deeltjes opvangt die van boven komen. Door de gegevens te vergelijken hebben de onderzoekers de exacte locatie van de verborgen kamer gevonden bij de vier stippen.
Voor vroege mijnbouwtunnels, waterreservoirs en schuilkelders uit de Tweede Wereldoorlog zijn er echter diepe schachten onder Napels aangebracht.
Zo vonden de onderzoekers een locatie 18 meter onder de grond in een 19e-eeuwse kelder. Hier registreerden ze 28 dagen lang muonfluxen en vingen zeker 10 miljoen muonen op.
Vervolgens maakten ze 3D-scans van eerder bekende structuren, die ze vergeleken met de muonflux om de grafkamer te identificeren.
De kamer meet circa 2 bij 3,5 meter en zou hebben toebehoord aan een rijk persoon tussen de 6e en 3e eeuw v.Chr.