Partikler fra kosmisk stråling avslører 2500 år gammel underjordisk grav

Ved hjelp av moderne måleutstyr og partikler dannet i atmosfæren har forskere klart å finne og kartlegge et gravmonument fra antikken under den italienske byen Napoli.

Bilde av romersk-kristen katakombe fra San Gennaro-området i Napoli. Det er ikke det nyoppdagede kammeret, som det fortsatt ikke er publisert bilder av.

© Shutterstock

Dypt under den tett befolkede italienske byen Napoli er det rester etter greske og romerske bosetninger. Det er et paradis for arkeologer, men den moderne bebyggelsen er i veien.

Byen het opprinnelig Cuma og ble grunnlagt rundt 650 f.Kr. Den ble senere døpt Napoli (Neápolis, gammelgresk for «ny by») av greske nybyggere.

Derfor finnes det mange underjordiske graver fra det 6. til 3. århundre f.Kr. samt tidlige kristne katakomber fra den romerske perioden, omkring 2. til 4. århundre e.Kr.

Disse gravmonumentene befinner seg imidlertid om lag ti meter under moderne bebyggelse.

Et team italienske og japanske forskere fra Det nasjonale instituttet for atomfysikk i Italia har funnet ut hvordan disse underjordiske kamrene kan kartlegges uten dyre utgravinger.

Partikler i hulrom

I en forskningsartikkel i tidsskriftet Scientific Reports forklarer de hvordan de har brukt såkalt myontomografi, basert på myonpartikler, til å identifisere et tidligere ukjent underjordisk gravkammer.

Myoner er subatomære elementærpartikler og derfor udelelige, akkurat som elektroner, og de har også en negativ ladning. De er imidlertid om lag 200 ganger så tunge, og de dannes når kosmisk stråling treffer jordens atmosfære.

Fysikere kan bruke myoner til å bestemme egenskaper i materialer siden de kan bevege seg gjennom materialer der de mister energi eller endrer kurs.

En tomograf kan danne bilder av gjenstanders indre og er kjent fra CT-skannere. En myontomograf fanger opp myoner som har trengt gjennom materiale – litt som røntgenstråling.

gravkammer lokation

(a) Et bilde fra Google Maps av området der kammeret befinner seg. Den stiplede sirkelen markerer området der myonpartiklene avslørte det hemmelige gravkammeret. (b) Skjematisk tegning av det underjordiske nivået på en dybde på 10 meter med greske begravelseskamre. Tallene fra 1 til 11 markerer kamrene. Nummer 2 og 3 er tidligere ukjente kamre. Nummer 3 er det myonundersøkte kammeret. De andre kamrene er kjent fra før.

© Tioukov, V, et al. (2023)

Det var nettopp det de italienske og japanske forskerne brukte til å finne det skjulte gravkammeret.

De observerte myonene som hadde trengt gjennom vegger og stein, og som hadde spredt seg i hulrommet bak.

3D-bilder av partikkelbaner

Forskerne brukte en såkalt atomemulsjonsteknologi, der ekstremt følsom fotografisk film ble brukt til å fange inn og visualisere myonenes baner.

Deretter brukte de en partikkeldetektor til å måle retningen og mengden av myonene. Det la grunnlaget for en 3D-modell for myonbanene i hulrommet.

De detektorene som registrerer partiklene, må imidlertid plasseres under det som skal måles, siden myoner kommer fra atmosfæren.

Forskerne plasserte utstyret ti meter under området der de mente det kunne være et gravkammer.

3D-kammer

Et 3D-bilde av hele undergrunnsstrukturen rundt gravkammeret. De fire grønne kulene er referansepunkter som viser hvor kammeret befinner seg. Myondetektoren som fanget opp partiklene, befant seg i kammeret nederst på bildet. Ved å sette data opp mot hverandre har forskerne funnet den nøyaktige plasseringen til det skjulte kammeret ved de fire kulene.

© Tioukov, V, et al. (2023)

Underjordiske strukturer fra tidlig gruvedrift, vanntanker og bomberom fra annen verdenskrig har imidlertid skapt dype sjakter under Napoli.

Derfor fant forskerne et sted 18 meter under bakken i en kjeller fra 1800-tallet. Her registrerte de myonene i 28 dager og fanget om lag ti millioner partikler.

Deretter foretok de 3D-skanninger av tidligere kjente strukturer som de sammenlignet med myonstrømmen.

Kammeret måler omkring 2 ganger 3,5 meter, og det har trolig tilhørt en rik person mellom 6. til 3. århundre f.Kr. Teknologien kan imidlertid ikke se knokler og potteskår.