科学家如何利用宇宙辐射窥视金字塔内部

　　介子断层扫描是一种非侵入性研究技术，使粒子以几乎光速通过空间。它揭示了埋藏在古金字塔和火山深处的秘密。
　　到2016年10月13日，Mehditayoubi已经知道他的ScanPyramids项目走上了正轨。那天，塔尤比和他的团队会见了一个埃及学家委员会，告诉他们他们在胡夫金字塔（也被称为吉萨大金字塔）北壁发现了一个未知的小洞。ScanPyramids项目仅在12个月前开始，但结果令人满意。
　　后来，在2017年，它获得了黄金：在有4500年历史的金字塔深处发现了一个巨大的空洞。虽然这个虚空的确切方向未知，但塔尤比的团队可以确认它长约30米，位于大画廊上方这条走廊连接了女王的房间和装有法老胡夫石棺的房间。这是自19世纪以来在金字塔中发现的第一个主要新结构。
　　我们不知道这个巨大的间隙是水平的还是倾斜的。我们不知道这个间隙是由一个结构还是几个连续结构组成。我们可以肯定的是，这个巨大的空白就在那里，令人印象深刻。据我所知，没有理论预料到这一点，塔尤比在2017年11月新闻爆发时说。
　　但也许比这两个发现更令人印象深刻的是，它们是在金字塔完好无损的情况下制造的。该结构没有新的挖掘或拆卸。没有穿过房间的墙壁，也没有打开密封的走廊。
　　ScanPyramids团队深入观察了堆积在140米高墓墙上的石灰石，并在其中发现了无人知晓的空洞。使这一惊人壮举成为可能的是一种叫做子断层扫描的技术，它使科学家能够探索以前无法到达的位置。
　　宇宙射线撞击大气中分子产生的介子级连接到地球，穿透其路径中的结构。未被结构吸收的物质可以放置在它们通过的结构中或附近的仪器中检测到。
　　介子断层扫描有点像逆向太空探索。它不是利用地球上建造的仪器来研究太空，而是依靠太空中产生的宇宙射线来研究地球上的东西。
　　宇宙射线是一种接近光速穿过太空的高能粒子。它们是由太阳、太阳系外的超新星事件甚至大爆炸引起的。它们一直在向各个方向移动，数量如此之多，以至于它们不断与地球大气中的氧和氮分子碰撞。在这一点上，它们引发了一系列其他粒子，就像一个白球在斯诺克打破红球一样。
　　格拉斯哥大学物理学家拉尔夫凯泽教授解释说：当一个高能宇宙粒子撞击高层大气时，它会产生大量粒子。这些粒子中的大多数在大气中。但有些人一直到地上。而那些通常是介子。
　　子是一种基本粒子，类似于电子，但重200倍。与其他类型的辐射（如X射线或伽马射线）相比，它们如此重和快速地穿透致密物质。但与X射线和伽马射线不同，宇宙射线子不会损坏它们穿过的材料。
　　〔介子可以〕穿过几十米的混凝土。凯撒说：他们也会在不做任何事情的情况下穿过你的身体。它们无处不在，穿透力强，免费。它们无处不在，它们是自然环境的一部分。
　　简而言之，介子只是用来瞥见你无法进入的结构内部，如金字塔中的密封室、考古遗址中的封闭洞穴和火山中的管道。然而，这样做的诀窍是捕捉通过结构的子，并使用它们来创建内部结构的图像。
　　Macedonio博士是维苏威火山放射成像（MURAVES）项目的首席研究员，将这一过程比作X射线。当有物体时，比如你的手臂，在X射线源和相机之间，你的手臂会吸收一些通过它的X射线。皮肤、肌肉、血管和骨骼的不同密度决定了X射线到达相机的数量这些东西的密度越高，它们吸收的X射线就越多。
　　马其顿说：〔本质上，〕我们看到了不同部分的阴影。阴影越浅，部分越密集。有了这些知识，你可以区分内部部分。相同的原理适用于子断层扫描和用于研究的物体，如维苏威火山。
　　马其顿说：我们有子，而不是X射线。子来自地球周围的各个方向，但我们对接近水平的子感兴趣，所以它们可以穿透火山。一直穿过维苏威火山的介子在它后面产生了阴影。Macedonio和他的同事可以通过在附近放置子探测器来生成阴影图像，研究所描述材料的密度，并开始区分维苏威火山的内部结构。
　　但是研究像火山这样的大东西需要耐心，因为子很小，每秒只有大约100个介子撞击任何给定的平方米。因此，虽然它们可能会不断轰炸地球，但需要一段时间才能收集足够的信息来提供维持苏威火山大小的有用信息。
　　马其顿说：子的通量不强。大部分都被火山吸收了，所以我们真的需要很多时间我们需要几个月。
　　所以当你最终得到一张照片时，你能用它做什么？你能用它来预测火山爆发吗？不，不完全是。但你能做的就是了解火山管道的几何形状和喷发风格之间的关系。
　　特别是如果维苏威火山爆发，哪些条件可能导致火山灰云（平面和屋顶坍塌）或火山碎片流（快速移动、过热的岩石碎片和气体混合物可以在其路径上燃烧任何东西）。如果您将这些信息与地震和气象数据结合起来，您可以在火山爆发时提醒或疏散任何可能受伤的人。
　　成像技术的最新进展使子断层扫描能够找到越来越多的应用，但该技术并不新鲜。1955年，工程师EPGeorge用它来检查澳大利亚矿山上方的物质数量，距离发现子还不到20年（1936年发现了CarlAnderson和SethNedermeyer）。
　　20世纪60年代末之前，美国著名物理学家路易斯阿尔瓦雷斯（LuisAlvarez）正在使用子断层扫描技术在金字塔中寻找隐藏的房间。凯撒说：如果你看看阿尔瓦雷斯的原始论文和他对金字塔的测量，他所做的一切都是正确的。做得很巧妙。他没有发现任何空洞，但不幸的是，他看错了金字塔。
　　阿尔瓦雷斯正在查看哈夫拉金字塔内部。如果他把探测器放在隔壁的胡夫金字塔上，他可能比扫描金字塔项目领先近50年。
　　所有这些都在一定程度上解释了为什么子探测器出现在越来越多的考古遗址中。随着成像过程的改进，提供了更高分辨率的图片和更便宜、更便携的探测器的开发，子断层扫描为我们提供了一个窗口一个窗口，让我们瞥见我们不能去的地方，从而扩大了我们的探索范围。