Los arqueólogos planean escanear la Gran Pirámide de Giza con rayos cósmicos: deberían ver cada cámara oculta en el interior

La Gran Pirámide de Giza podría ser la estructura más icónica que los humanos hayan construido. Las civilizaciones antiguas construyeron íconos arqueológicos que son testimonio de su grandeza y persistencia. Pero en algunos aspectos, la Gran Pirámide está sola. De las Siete Maravillas del Mundo Antiguo, solo la Gran Pirámide permanece relativamente intacta.

Un equipo de científicos utilizará los avances en física de alta energía (HIP) para escanear la Gran Pirámide de Khufu en Giza con muones de rayos cósmicos. Quieren profundizar más que nunca en la Gran Pirámide y trazar un mapa de su estructura interna. El esfuerzo se llama la misión Explore the Great Pyramid (EGP).

La Gran Pirámide de Giza se ha mantenido desde el siglo 26 antes de Cristo. Es la tumba del faraón Khufu, también conocido como Keops. La construcción tomó alrededor de 27 años y se construyó con alrededor de 2,3 millones de bloques de piedra, una combinación de piedra caliza y granito, con un peso de alrededor de 6 millones de toneladas. Durante más de 3.800 años, fue la estructura más alta del mundo construida por el hombre. Vemos ahora solo la estructura central subyacente de la Gran Pirámide. El revestimiento liso de piedra caliza blanca se eliminó con el tiempo.

La Gran Pirámide está bien estudiada y, a lo largo de los años, los arqueólogos han trazado un mapa de la estructura interior. La pirámide y el suelo debajo de ella contienen diferentes cámaras y pasadizos. La cámara de Khufu (Keops) se encuentra aproximadamente en el centro de la pirámide.

Diagrama de la Gran Pirámide

Esta figura es un diagrama de elevación de las estructuras interiores de la Gran Pirámide. Las líneas interior y exterior indican los perfiles actuales y originales de la pirámide. 1. Entrada original 2. Túnel de los ladrones (entrada turística) 3, 4. Pasaje descendente 5. Cámara subterránea 6. Pasaje ascendente 7. Cámara de la Reina y sus “ejes de aire” 8. Pasaje horizontal 9. Gran Galería 10. Cámara del Rey y sus “ejes de aire” 11. Gruta y Pozo. Crédito: Por Flanker, CC BY-SA 3.0

En los últimos tiempos, los equipos arqueológicos han utilizado algunos métodos de alta tecnología para sondear el interior de las pirámides con mayor rigor. A fines de la década de 1960, el físico estadounidense Luis Álvarez y su equipo utilizaron tomografía de muones para escanear el interior de la pirámide. En 1969, Álvarez informó que examinaron el 19% de la pirámide y no encontraron nuevas cámaras.

En 2016-17, el equipo de ScanPyramids utilizó técnicas no invasivas para estudiar la Gran Pirámide. Al igual que Álvarez antes que ellos, utilizaron tomografía de muones, junto con termografía infrarroja y otras herramientas. Su descubrimiento más significativo es el “Gran Vacío”, un vacío masivo sobre la Gran Galería. El descubrimiento fue publicado en la revista Nature y es considerado uno de los descubrimientos científicos más significativos de ese año.

Los muones son partículas elementales similares a los electrones pero más masivas. Se utilizan en tomografía porque penetran profundamente en las estructuras. Más profundamente que incluso los rayos X.

Los muones de rayos cósmicos se crean cuando partículas de alta energía conocidas como rayos cósmicos golpean la atmósfera de la Tierra. Los rayos cósmicos son fragmentos de átomos (protones de alta energía y núcleos atómicos) que fluyen constantemente hacia la Tierra desde el Sol, fuera del Sistema Solar y fuera de la galaxia. Cuando estas partículas chocan con la atmósfera de la Tierra, la colisión produce lluvias de partículas secundarias. Algunas de esas partículas son muones.

Colisión Atmosférica

Este diagrama muestra lo que sucede cuando una partícula cósmica primaria choca con una molécula de la atmósfera, creando una lluvia de aire. Una lluvia de aire es una cascada de partículas de desintegración secundaria, incluidos los muones, indicada con el símbolo ?. Crédito: Por SyntaxError55 en la Wikipedia en inglés, CC BY-SA 3.0

Los muones son inestables y se desintegran en solo un par de microsegundos o millonésimas de segundo. Pero viajan casi a la velocidad de la luz, y a una velocidad tan alta que pueden penetrar profundamente antes de descomponerse. Hay una fuente inagotable de muones de los rayos cósmicos que constantemente bombardean la Tierra. La tarea en la tomografía de muones es medir los muones de manera efectiva.

La tomografía de muones se utiliza en diferentes aplicaciones, como examinar contenedores de envío en busca de contrabando. Las recientes innovaciones tecnológicas en la tomografía de muones aumentan su potencia y conducen a nuevas aplicaciones. Por ejemplo, los científicos en Italia utilizarán la tomografía de muones para obtener imágenes del interior del volcán Vesubio, con la esperanza de comprender cuándo podría entrar en erupción nuevamente.

La misión Explore the Great Pyramid (EGP) utiliza la tomografía de muones para dar el siguiente paso en la creación de imágenes de la Gran Pirámide. Al igual que ScanPyramids antes que ellos, EGP utilizará tomografía de muones para obtener imágenes del interior de la estructura. Pero EGP dice que su sistema de telescopio de muones será 100 veces más potente que las imágenes de muones anteriores. “Planeamos instalar un sistema de telescopio que tenga más de 100 veces la sensibilidad del equipo que se ha utilizado recientemente en la Gran Pirámide, obtendrá imágenes de muones desde casi todos los ángulos y, por primera vez, producirá una imagen tomográfica real de una estructura tan grande”, escriben en el documento que explica la misión.

EGP utilizará sensores telescópicos muy grandes movidos a diferentes posiciones fuera de la Gran Pirámide. Los detectores se ensamblarán en contenedores de envío con temperatura controlada para facilitar el transporte. Cada unidad tendrá 12 m de largo, 2,4 m de ancho y 2,9 m de alto (40 pies de largo, 8 pies de ancho y 9,5 pies de alto). Sus simulaciones utilizaron dos telescopios de muones, y cada telescopio consta de cuatro contenedores.

Gran telescopio piramidal

A la izquierda hay una ilustración de los contenedores que componen el telescopio. A la derecha hay una ilustración de cómo se instalará el telescopio en el sitio. Crédito: Misión Explorar la Gran Pirámide/Bross et al. 2022.

Hay cinco puntos críticos en la misión EGP:

  • Produzca un análisis detallado de toda la estructura interna que no solo diferencie entre piedra y aire, sino que también pueda medir variaciones en la densidad.
  • Responda preguntas sobre técnicas de construcción al poder ver discontinuidades estructurales relativamente pequeñas.
  • El gran tamaño del sistema del telescopio produce no solo una mayor resolución, sino que también permite una rápida recopilación de datos, lo que minimiza el tiempo de visualización requerido en el sitio. El equipo de EGP anticipa un tiempo de visualización de dos años.
  • El telescopio es de naturaleza muy modular. Esto hace que sea muy fácil de reconfigurar e implementar en otro sitio para estudios futuros.
  • Desde una perspectiva técnica, el sistema que se propone utiliza tecnología que ha sido diseñada y probada en gran medida y presenta un enfoque de bajo riesgo.

EGP todavía está construyendo prototipos de telescopios y determinando qué técnicas de manejo de datos utilizarán. En el camino, están haciendo simulaciones y otros trabajos para prepararse para la misión. Una pieza crítica es cómo acorralarán todos esos muones en una imagen tomográfica.

Pero el equipo confía en el trabajo que ha realizado hasta ahora y está satisfecho con su nuevo enfoque. EGP dice que su esfuerzo creará una imagen tomográfica real de la Gran Pirámide por primera vez, en lugar de una imagen 2d.

“La Misión Exploración de la Gran Pirámide adopta un enfoque diferente para obtener imágenes de grandes estructuras con muones de rayos cósmicos. El uso de telescopios de muones muy grandes colocados fuera de la estructura, en nuestro caso, la Gran Pirámide de Khufu en la meseta de Giza, puede producir imágenes de resolución mucho mayor debido a la gran cantidad de muones detectados. Además, al mover los telescopios alrededor de la base de la pirámide, se puede realizar por primera vez una verdadera reconstrucción de imágenes tomográficas”.

La mayor parte del trabajo de EGP hasta ahora ha sido simulaciones de datos. Pero no empezarán desde cero cuando construyan el telescopio. “La tecnología de detección empleada en los telescopios está bien establecida y ya ha comenzado la creación de prototipos de componentes específicos”, escriben.

Cuando ScanPyramids descubrió el Gran Vacío en 2017, fue una gran noticia. También causó cierta controversia. El egiptólogo Zahi Hawass se burló de los hallazgos. Le dijo al New York Times que “No encontraron nada… Este artículo no ofrece nada a la egiptología. Cero.”

Pero la mayoría de los demás egiptólogos abrazaron el descubrimiento y su naturaleza científica. Los físicos también apoyaron el descubrimiento. El físico de partículas Lee Thompson le dijo a Science que: “Los científicos han ‘visto’ el vacío utilizando tres detectores de muones diferentes en tres experimentos independientes, lo que hace que su hallazgo sea muy sólido”.

Es probable que haya algo de drama cuando los científicos utilicen la física moderna de alta energía para explorar uno de los tesoros arqueológicos más antiguos de la humanidad. Algunos egiptólogos parecen posesivos y pueden ver a los físicos como intrusos en su campo. Puede que no les gusten los físicos que usan partículas misteriosas del espacio exterior para abrir el velo de nuestro pasado antiguo.

Parece que tendrán que acostumbrarse.

Publicado originalmente en Universe Today.

Referencia: “Imágenes tomográficas de muones de la Gran Pirámide de Giza” por Alan D. Bross, EC Dukes, Ralf Ehrlich, Eric Fernandez, Sophie Dukes, Mohamed Gobashy, Ishbel Jamieson, Patrick J. La Riviere, Mira Liu, Gregory Marouard, Nadine Moeller, Anna Pla-Dalmau, Paul Rubinov, Omar Shohoud, Phillip Vargas y Tabitha Welch, 16 de febrero de 2022, Física > Instrumentación y Detectores.
arXiv:2202.08184

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