Китайские учёные планируют использовать космические лучи, чтобы просканировать запечатанную гробницу первого китайского императора Цинь Шихуанди, расположенную в рукотворном некрополе, охраняемом терракотовой армией. По легенде, в стенах мавзолея скрываются смертельные ловушки, ртутные реки и бесчисленные сокровища.
В 1974 году крестьяне бурили артезианскую скважину к востоку от горы Лишань и наткнулись на одно из керамических изваяний. Их случайная находка ознаменовала собой начало масштабных раскопок. Оказалось, что усыпальницу императора Цинь охраняют более 8 тысяч терракотовых статуй, изображающих китайских воинов и их лошадей. Более двух тысяч лет терракотовая армия томилась в земле, и вмешательство археологов привело к тому, что без адекватных мер по сохранению целостности находки сухой воздух современного Сианя быстро обесцветил некогда ярко разукрашенных керамических солдат. По этой причине китайские власти на протяжении многих лет не решались приступить к раскопкам внутри самого мавзолея императора Цинь, пока не найдётся способ гарантировать сохранность скрытых в нём артефактов.
К счастью, такой способ наконец нашёлся. Исследователи из Пекинского педагогического университета предложили использовать для неинвазивного изучения гробницы космические лучи, а точнее субатомные частицы мюоны. Они являются продуктом распада заряженных пионов – группы субатомных частиц, которые возникают при контакте верхних слоёв атмосферы с космическими лучами. В среднем за одну минуту на 1 см2 земной поверхности падает один мюон. Научившись идентифицировать их присутствие, физики взялись за поиск способов применения знания о непрекращающемся потоке мюонов, усеивающих нашу планету. Так появился пассивный метод анализа объектов, скрытых от человеческих глаз – мюонная томография. Суть данного метода заключается в формировании 3D-модели объектов на основе данных, регистрируемых системой детекторов, которые размещают над и под предметом исследования. Детекторы фиксируют разницу интенсивности накопления мюонов и траекторию их рассеивания. В 2017 году мюонная томография позволила обнаружить в Великой пирамиде Гиза 30-метровую камеру, о существовании которой прежде не было известно.
Использовать мюонную томографию для исследования гробницы Цинь Шихуанди предложила физик Юаньюань Лю и её коллеги из Пекинского педагогического университета. Обычно они используют космические лучи в Китайской подземной лаборатории Цзиньпин, расположенной на глубине 2400 метров под одной из гор провинции Сычуань, для экспериментов по обнаружению тёмной материи. По словам Лю, традиционные геофизические методы в археологии не всегда позволяют сохранить древние артефакты в первозданном виде. Для демонстрации эффективности мюонной томографии в археологических исследованиях учёные построили модель некрополя императора Цинь. Затем они закопали модель, разместив под ней два мюонных детектора. Предварительные результаты сканирования доказали перспективность метода при исследовании настоящей гробницы.
Чтобы реализовать эту идею, физикам будет нужно разместить как минимум два детектора размером со стиральную машинку в двух точках на расстоянии 100 метров от мавзолея. Поскольку природный мюонный фон невысок, учёным понадобится не меньше года, чтобы получить контрастное изображение помещений гробницы. К слову, археологам не впервые приходится обращаться к физикам для неинвазивного исследования усыпальницы Цинь. Увы, возможности большинства методов дистанционного сканирования ограничены. Например, георадиолокаторы имеют недостаточно обширный радиус действия, чтобы проникнуть на глубину гробницы, а портативные детекторы гравитационных аномалий, которые определяют плотность материй на расстоянии, слишком чувствительны к естественным источникам помех. По мнению археологов, на их фоне потенциал мюонной томографии кажется наиболее многообещающим, однако учёным ещё предстоит решить немало проблем. Прежде всего им нужно найти способ разместить детекторы мюонов под гробницей Цинь, не нарушив её целостность.
