考古学家计划用宇宙射线扫描吉萨大金字塔——他们应该看到里面每个隐藏的房间

吉萨大金字塔可能是最著名的建筑。 古代文明建造的考古图标证明了它们的伟大和稳定。 但在某些方面，大金字塔是孤立的。 在古代世界七大奇迹中，大金字塔还比较完整。

一组科学家将利用高能物理学 (HIP) 的进步，用宇宙射线 μ 子对吉萨的胡夫大金字塔进行调查。 他们希望比以往任何时候都更深入地了解大金字塔并绘制其内部结构图。 这项工作被称为探索大金字塔 (EGP) 任务。

吉萨大金字塔自公元前 26 世纪就已存在。 它是法老胡夫的陵墓，又名胡夫。 建造耗时约 27 年，由约 230 万块石头（石灰石和花岗岩的混合物）建成，重约 600 万吨。 3800 多年来，它一直是世界上最高的人造建筑。 我们现在只看到大金字塔的基本基础设施。 随着时间的推移，精细的白色石灰石套管已被拆除。

大金字塔已经得到了很好的研究，多年来，考古学家已经绘制了内部结构图。 金字塔及其下方的地面包含不同的房间和走廊。 胡夫室（Khufu）大约位于金字塔的中心。

这张图是大金字塔内部结构的高度示意图。 内线和外线表示金字塔的当前和原始特征。 1. 原始入口 2. 盗贼隧道（游客入口） 3, 4. 下降走廊 5. 地下室 6. 上升走廊 7. 皇后室及其“空中竖井” 8. 水平走廊 9. 大画廊 10.国王的房间和它的“空中竖井”气动” 11。洞穴和井井。 信用：由 Flanker，CC BY-SA 3.0

最近，考古队使用了一些高科技手段，对金字塔内部进行了更严格的检查。 在 1960 年代后期，美国物理学家 Luis Alvarez 和他的团队使用 μ 子断层扫描来调查金字塔的内部。 1969 年，阿尔瓦雷斯报告说，他们已经检查了 19% 的金字塔，但没有找到新的房间。

2016-2017 年， 金字塔居民 该团队使用非侵入性技术来研究大金字塔。 像他们之前的阿尔瓦雷斯一样，他们使用μ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虚大画廊上方的巨大空隙。这一发现发表在《自然》杂志上，被认为是今年最重要的科学发现之一。

μ子是与电子相似但质量更大的基本粒子。 用于 CT扫描 因为它深入到结构中。 比 X 光更深。

当称为宇宙射线的高能粒子与地球大气层碰撞时，就会产生宇宙射线μ子。 宇宙射线是原子的碎片——高能质子和原子核——不断地从太阳流入地球，流出太阳系，流出银河系。 当这些粒子与地球大气层碰撞时，碰撞会产生二次粒子阵雨。 其中一些粒子是介子。

该图显示了当基本宇宙粒子与大气分子碰撞时会发生什么，从而产生空气簇射。 空气簇射是一系列二次衰变粒子，包括μ子，用符号?表示。 信用：由英语维基百科的 SyntaxError55，CC BY-SA 3.0

μ子不稳定，会在几微秒或百万分之一秒内衰减。 但它们以接近光速的速度行进，在如此高的速度下，它们可以在衰变之前深入穿透。 有无穷无尽的μ子宇宙射线源不断地轰击地球。 μ子断层扫描的任务是有效地测量μ子。

μ子层析成像用于各种应用，例如检查集装箱是否有违禁品。 μ子断层扫描的最新技术创新正在增加其功能并导致新的应用。 例如，意大利的科学家将使用介子断层扫描对火山维苏威火山的内部进行成像，希望了解它何时可能再次喷发。

探索大金字塔 (EGP) 任务使用 μ 子层析成像技术对大金字塔进行下一步成像。 与之前的扫描金字塔一样，EGP 将使用 μ 子断层扫描对结构内部进行成像。 但 EGP 表示，他们的 μ 子望远镜系统将比以前的 μ 子成像功能强大 100 倍。 “我们计划在野外放置一个望远镜系统，其灵敏度将是最近在大金字塔中使用的设备的 100 倍以上，它将从几乎所有角度对 μ 子进行成像，并将首次产生如此大的结构的真实横截面图像，“他们在论文中写道。他们解释了这项任务。

EGP 将使用非常大的望远镜传感器，这些传感器已被移动到大金字塔外的不同位置。 探测器将组装在温控运输容器中，以便于运输。 每个单元长 12 米、宽 2.4 米、长 2.9 米（40 英尺、8 英尺宽和 9.5 英尺长）。 他们的模拟使用了两个介子望远镜，每个望远镜由四个容器组成。

左边是组成望远镜的容器的插图。 右侧是望远镜如何在现场安装的示意图。 图片来源：探索伟大的金字塔使命 / Bross 等人。 2022 年。

埃及镑使命有五个关键点：

• 准备对整个内部结构的详细分析，不仅可以区分石头和空气，还可以测量密度差异。
• 通过能够看到相对较小的结构不连续性来回答有关建筑技术的问题。
• 望远镜系统的大尺寸不仅提高了准确性，而且能够快速收集数据，减少所需的现场观察时间。 埃及镑预计为期两年。
• 望远镜本质上是非常模块化的。 这使得重新配置和发布到另一个站点以供将来研究变得非常容易。
• 从技术角度来看，提议的系统使用了经过大量设计和测试的技术，提供了一种低风险的方法。

EGP 仍在为望远镜构建原型并定义它们将使用的数据处理技术。 一路上，他们进行模拟和其他工作，为任务做准备。 其中一个重要的部分是如何将所有这些 μ 子组合成一个断层图像。

但团队对他们迄今为止所做的工作充满信心，并对他们的新方法感到满意。 EGP 表示，他们的努力将首次创建大金字塔的实际横截面图像，而不是二维图像。

探索大金字塔的任务采用了不同的方法来用宇宙射线 μ 子对大型结构进行成像。 使用放置在结构外的超大型μ子望远镜，在我们的例子中，吉萨高原的胡夫大金字塔，由于检测到大量μ子，可以产生高分辨率图像。 此外，通过围绕金字塔底部移动望远镜，可以首次重建真实的横截面图像。”

到目前为止，EGP 的大部分工作都是数据模拟。 但是他们在建造望远镜时不会从头开始。 他们写道：“望远镜中使用的探测器技术已经成熟，某些组件的原型设计已经开始。”

当 ScanPyramids 在 2017 年发现大虚空时，这是一个大新闻。 也引起了一些争议。 埃及古物学家扎希·哈瓦斯利用了这一结果。 “他们什么也没找到，”他告诉《纽约时报》，“这篇论文对埃及学没有任何帮助。零。”

但大多数其他埃及古物学家已经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说： 知道 那是：“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‘观察’了真空，这使得他们的发现非常强大。”

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，必然会发生一些戏剧性的事件。 一些埃及古物学家似乎是王室成员，他们可能认为物理学家在他们的领域中具有侵入性。 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。

看来他们得习惯了。

最初发表于 今天的宇宙.

参考资料：Alan D. 的“吉萨大金字塔断层扫描”。 Muller、Anna Bla Dalmau、Paul Rubinoff、Omar Shahoud、Philip Vargas 和 Tabitha Welch，2022 年 2 月 16 日，可在此处获取。 物理学 > 仪器和探测器.
arXiv：2202.08184