Les rayons cosmiques révèlent une chambre funéraire cachée

Découvrir le passé avec les rayons cosmiques.

L'ancienne nécropole de Neapolis se trouve à environ 33 pieds sous l'actuelle Naples, en Italie. Les ruines sont situées dans un quartier urbain densément peuplé, ce qui complique le processus minutieux de fouilles archéologiques. En utilisant une technique d'imagerie qui utilise des rayons cosmiques appelée muographie ou tomographie muonique, une équipe de scientifiques a récemment découvert une chambre funéraire souterraine auparavant cachée.

L'utilisation de muons pour examiner des sites archéologiques est une pratique qui remonte aux années 1950 lorsqu'un ingénieur nommé EP George les a utilisés pour prendre des mesures dans un tunnel australien. Peut-être plus particulièrement, l'imagerie muonique a été utilisée par le physicien lauréat du prix Nobel Luis Alvarez qui s'est associé à des archéologues égyptiens et a utilisé cette pratique pour rechercher des chambres cachées dans la pyramide de Khafré à Gizeh. Bien que la technique d'imagerie des muons ait fonctionné, aucune chambre cachée n'a été découverte. Des années plus tard, cependant, la même technique d'imagerie a été utilisée pour détecter un vide mystérieux dans une autre zone de la pyramide.

L'imagerie muonique a également été utilisée pour rechercher des matières nucléaires transportées illégalement aux postes frontières, pour surveiller les volcans actifs afin de détecter les éruptions et pour rechercher des ruines mayas cachées au Belize. Il existe de nombreuses variantes de l'imagerie muonique, mais elles impliquent généralement des chambres remplies de gaz. Lorsque les muons se déplacent dans le gaz, ils entrent en collision avec les particules de gaz et émettent un flash lumineux distinct qui est enregistré par un détecteur. Cela permet aux scientifiques de calculer l'énergie et la trajectoire de la particule.

Ce processus est similaire au radar à rayons X ou au radar à pénétration du sol mais, comme les particules de muons sont à haute énergie, cela rend plus possible l'imagerie de substances épaisses et denses telles que les pierres utilisées pour construire de nombreuses structures anciennes. Plus l'objet imagé est dense, plus les muons sont bloqués, ce qui projette une ombre distincte. Cela permet aux chambres et structures cachées d'apparaître dans l'image finale car elles bloquent moins de particules.

Neapolis était une ville riche en tuf volcanique, ce qui la rendait suffisamment molle pour sculpter des lieux de culte, des tombes et des grottes pour l'habitation. La nécropole était autrefois utilisée pour les sépultures de la fin du IVe siècle avant notre ère au début du premier siècle de notre ère. Au fil du temps, la zone a été enterrée dans les sédiments des catastrophes naturelles. Bien que la taille exacte de la structure ne soit pas connue, elle pourrait potentiellement abriter des dizaines de tombes, dont quatre tombes découvertes à la fin du XIXe siècle.

Des chercheurs de l'Université de Naples Federico II, de l'Institut national de physique nucléaire de Naples et de l'Université de Nagoya au Japon ont pensé que la muographie pourrait potentiellement leur permettre de voir certaines des structures cachées.

"En raison de sa nature non invasive, cette technique est particulièrement adaptée aux environnements urbains où l'application de méthodes d'inspection active telles que les ondes sismiques ou le forage n'est pas envisageable", écrivent les auteurs.

Les détecteurs utilisés dans l'étude sont basés sur des détecteurs à émulsion nucléaire, qui sont compacts et ne nécessitent pas d'alimentation externe. La technologie des émulsions nucléaires était populaire dans l'étude des rayons cosmiques, conduisant à la découverte du méson pi et de la violation de la parité dans les mésons K.

Les chercheurs à l'origine de l'étude ont utilisé deux modules détecteurs, chacun avec une pile de quatre films d'émulsion. Les films ont été scellés à l'intérieur d'une enveloppe, pour permettre le contrôle de la lumière et de l'humidité, et laissés dans une cave souterraine avant d'être développés. Ils ont également utilisé un modèle spatial de balayage laser 3D des structures souterraines accessibles à des fins de comparaison.

L'excès d'un nombre inattendu de muons révèle la présence d'une nouvelle structure souterraine. De plus, la muographie a également fourni suffisamment d'informations pour estimer la taille et la position de la structure. La structure inconnue mesure 6,5 pieds sur 11,5 pieds et les auteurs de l'étude ont émis l'hypothèse qu'elle pourrait remonter à la fin du IVe siècle ou au début du IIIe siècle avant notre ère.