کشف رازهای اهرام مصر بدون آسیب؛ وقتی ذرات کیهانی به باستان‌شناسی کمک می‌کنند

در سال‌های اخیر، کشفیات شگفت‌انگیزی در اهرام مصر انجام شده است.
برای مثال، در بزرگ‌ترین هرم مصر (هرم خوفو) تالاری بسیار بزرگ شناسایی شده که تا همین اواخر، هیچ‌کس از وجود آن خبر نداشت. اما نکته‌ی مهم‌تر از خودِ کشف این فضا، روشی است که با آن به این اطلاعات دست پیدا کرده‌اند.

مشکل روش‌های قدیمی باستان‌شناسی

تا مدت‌ها، تنها راه بررسی ساختارهای داخلی بناهای باستانی، استفاده از روش‌های تهاجمی (Invasive) بود؛ یعنی:

• تراشیدن سنگ‌ها

• حفاری

• یا باز کردن بخش‌هایی از سازه

این روش‌ها هرچند اطلاعات ارزشمندی می‌دادند، اما همیشه با یک ریسک بزرگ همراه بودند:
آسیب زدن به بنایی که هزاران سال دوام آورده است.

ورود فناوری میوگرافی به میدان

دانشمندان در سال‌های اخیر به سراغ راه‌حلی بسیار هوشمندانه رفته‌اند: استفاده از میون‌ها (Muons).

اما میون چیست؟

میون‌ها از کجا می‌آیند؟

وقتی پرتوهای کیهانی به جو زمین برخورد می‌کنند، زنجیره‌ای از واکنش‌ها رخ می‌دهد که در نهایت ذراتی به نام میون تولید می‌شوند.
این ذرات:

• به‌طور مداوم در سراسر اتمسفر زمین پخش می‌شوند

• در هر دقیقه، هزاران میون از بدن من و شما عبور می‌کنند، بدون اینکه متوجه شویم

می‌توان گفت میون‌ها رفتاری شبیه به اشعه‌ی ایکس دارند، با این تفاوت که بسیار نافذتر هستند.

ایده‌ای شبیه سی‌تی‌اسکن برای اهرام

دانشمندان به این فکر رسیدند:

اگر میون‌ها از بدن ما عبور می‌کنند، پس قطعاً از اهرام مصر هم عبور می‌کنند.

بنابراین:

• در یک سمت هرم، دیتکتورهای مخصوص قرار دادند

• میزان عبور میون‌ها را اندازه‌گیری کردند

• و با تحلیل این داده‌ها، تصویری از فضای داخلی هرم به دست آوردند

دقیقاً شبیه کاری که CT Scan یا MRI برای بدن انسان انجام می‌دهد؛
اما این بار، برای سازه‌ای سنگی با قدمتی چند هزار ساله.

نکته‌ی شگفت‌انگیز درباره‌ی عمر میون‌ها

یکی از جذاب‌ترین بخش‌های این داستان، عمر بسیار کوتاه میون‌هاست.
عمر متوسط یک میون فقط حدود ۲٫۲ میکروثانیه است
(میکروثانیه یعنی ۱۰ به توان منفی ۶ ثانیه!)

در نگاه اول، چنین ذره‌ای اصلاً نباید فرصت کند:

• از جو زمین عبور کند

• به سطح زمین برسد

• و از اجسام مختلف عبور کند

اما اینجا پای یک مفهوم عمیق فیزیکی وسط می‌آید.

اتساع زمان و نسبیت اینشتین

میون‌ها با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کنند.
طبق نظریه‌ی نسبیت خاص اینشتین، هرچه سرعت یک جسم به سرعت نور نزدیک‌تر شود، زمان برای آن کندتر می‌گذرد.

در نتیجه:

• از دید ما، میون‌ها عمر بسیار کوتاهی دارند

• اما از دید خودِ میون‌ها، زمان کافی وجود دارد تا مسیر طولانی از اتمسفر تا سطح زمین را طی کنند

و همین پدیده است که امکان استفاده از آن‌ها در تصویربرداری را فراهم می‌کند.

کاربردهای فراتر از اهرام مصر

فناوری میوگرافی فقط به باستان‌شناسی محدود نمی‌شود. امروزه از آن برای:

• بررسی ساختار داخلی آتشفشان‌ها و پیش‌بینی فوران

• مطالعه‌ی تونل‌ها و سازه‌های زیرزمینی

• تحلیل سازه‌های عظیم بدون تخریب

استفاده می‌شود.

جمع‌بندی

میوگرافی نمونه‌ای درخشان از این است که چگونه فیزیک بنیادی می‌تواند به حوزه‌هایی کاملاً متفاوت مثل باستان‌شناسی کمک کند.
بدون حفاری، بدون تخریب، و فقط با استفاده از ذراتی که همین حالا هم از اطراف ما عبور می‌کنند، می‌توان رازهای پنهان تمدن‌های باستانی را کشف کرد.