Mit einem hochempfindlichen Myonen-Scanner sollen geheime Hohlräume der Cheops-Pyramide aufgespürt werden. Die Technik kam aber auch schon bei einem Vulkan und beim AKW Fukushima zum Einsatz.
Majestätisch thront die Cheops-Pyramide seit 4500 Jahren neben zwei kleineren Pyramiden über der Giseh-Ebene in Sichtweite von Kairo. Doch trotz all der Forschung in den vergangenen Jahrhunderten hat dieses Weltwunder menschlicher Baukunst noch immer nicht alle seine Geheimnisse preisgegeben.
Die Überraschung war jedenfalls gewaltig, als Archäologen 2017 mit einem Myonen-Scan einen bis dahin unbekannten, etwa 30 Meter langen und rund acht Meter hohen Gang sowie weitere Hohlräume in der Cheops-Pyramide entdeckten.
Majestätisch thront die Cheops-Pyramide seit 4500 Jahren neben zwei kleineren Pyramiden über der Giseh-Ebene in Sichtweite von Kairo. Doch trotz all der Forschung in den vergangenen Jahrhunderten hat dieses Weltwunder menschlicher Baukunst noch immer nicht alle seine Geheimnisse preisgegeben.
Das Unsichtbare sichtbar machen – die faszinierende Durchleuchtung von Pyramiden mithilfe von kosmischen Teilchen hatte tatsächlich funktioniert!
Unaufhaltsame Elementarteilchen
Allerdings waren die Scans noch so grob, dass zwar Hohlräume ungefähr erkannt wurden, nicht aber, ob sich eventuell etwas darin befindet. Das will ein Forscher-Team im Rahmen des Projekts ScanPyramids bei einer weiteren Durchleuchtung mit einem neuentwickelten Myonen-Scanner herausfinden.
Bei dieser Myonen-Tomographie fangen Detektoren kosmische Myonen ein. Das sind schnelle Elementarteilchen, die rund 200-mal schwerer als ein Elektron sind und fast mit Lichtgeschwindigkeit in Richtung Erde rasen. Myonen entstehen, wenn energiereiche kosmische Strahlung auf die Erdatmosphäre trifft. Beobachtet wurden sie erstmals 1936 von Carl Anderson und Seth Neddermeyer.
Aufgrund ihrer großen Geschwindigkeit und Masse können Myonen im Gegensatz etwa zu Röntgen- oder Gammastrahlen selbst Vulkane, Atomkraftwerke oder eben eine sechs Millionen Tonnen schwere Pyramide problemlos durchdringen.
Auf ihrem Weg durch einen Fels oder durch eine Pyramide werden die Myonen je nach Dichte des Materials unterschiedlich stark absorbiert. Und ihre Spuren geben Aufschluss über die von ihnen durchquerte Materie. Das verrät den Archäologen, ob beziehungsweise wo sich im Inneren Hohlräume befinden.
Bei der neu geplanten Durchleuchtung will das Team um Alan Bross vom Fermi National Accelerator Laboratory in den USA deutlich empfindlichere Detektoren in Containern an zwei Seiten der Pyramide entlang aufstellen, um eine möglichst hohe und dreidimensionale Auflösung zu erlangen.
“Wir planen den Einsatz eines Teleskopsystems, das die Empfindlichkeit der kürzlich an der Großen Pyramide eingesetzten Ausrüstung um das 100-fache übertrifft, Myonen aus nahezu allen Winkeln abbildet und zum ersten Mal ein echtes tomographisches Bild einer so großen Struktur liefert”, heißt es in der Ankündigung.
32 Myonen-Detektoren sollen an zwei Grundlinien der Cheops-Pyramide eng nebeneinander aufgestellt werden und dann zwei Jahre lang möglichst alle Scan-Positionen jeweils einen Monat lang abdecken. So könnte jeder Container pro Monat circa 20 Millionen Myonen detektieren. Das haben die Forschenden anhand einer Simulation errechnet.
Die entsprechende Genehmigung für die Scans hat das ägyptische Antikenministerium bereits erteilt, aber noch steht die Finanzierung des neuen ScanPyramids-Projekts nicht.
Die neuentwickelten Myonen-Detektoren bestehen aus jeweils drei hintereinander liegenden Szintillatorenflächen. Bei einem Szintillator werden die Moleküle beim Aufprall energiereicher Photonen angeregt und flackern kurz auf. So lassen sich aber nicht nur die Anzahl der Lichtblitze zählen. Durch die dreifache Staffelung der Szintillatoren lässt sich auch der Eintrittswinkel und entsprechend auch die Bahn der Teilchen durch die Pyramide ermitteln.
Die neuen Detektoren sollen so empfindlich sein, dass sie selbst kleine Hohlräume von drei Metern aufspüren können. Möglicherweise sei auf den Scans sogar zu erkennen, ob sich in den Hohlräumen auch Artefakte wie Figuren oder Keramiken befinden. Das konnten die Scans 2017 nämlich noch nicht erkennen.
Vielleicht schlummert dort aber auch gar kein Geheimnis und die Hohlräume wurden einfach für die Konstruktion der Pyramide oder der Grabkammer verwendet. Wie auch immer: Selbst wenn in den Hohlräumen etwas sichtbar gemacht werden kann, bleibt es doch wahrscheinlich unerreichbar, es sei denn man kommt mit Minirobotern oder Sonden zu den Hohlräumen, ohne die Pyramide zu beschädigen.
Mit der Myonen-Tomographie lassen sich aber nicht nur Hohlräume in antiken Bauwerken aufspüren. Bereits 2009 haben japanische Forschende die Magmakammer eines Vulkans auf der Insel Iojima untersucht, um einen möglichen Ausbruch vorherzusagen.
Zum Einsatz kamen die Myonen-Detektoren auch nach dem Reaktorunglück von Fukushima, da man nicht ins Innere der radioaktiv verseuchten Reaktoren schauen konnte. 2015 zeigte ein Myonen-Scan von Reaktor 1, dass sich der Großteil des geschmolzenen Brennstoffs nicht mehr innerhalb des schützenden Druckbehälters befindet, sondern sich auf dem Boden des Sicherheitsbehälters angesammelt hat.
Majestätisch thront die Cheops-Pyramide seit 4500 Jahren neben zwei kleineren Pyramiden über der Giseh-Ebene in Sichtweite von Kairo. Doch trotz all der Forschung in den vergangenen Jahrhunderten hat dieses Weltwunder menschlicher Baukunst noch immer nicht alle seine Geheimnisse preisgegeben.
Die Überraschung war jedenfalls gewaltig, als Archäologen 2017 mit einem Myonen-Scan einen bis dahin unbekannten, etwa 30 Meter langen und rund acht Meter hohen Gang sowie weitere Hohlräume in der Cheops-Pyramide entdeckten.
Unaufhaltsame Elementarteilchen
Das Unsichtbare sichtbar machen – die faszinierende Durchleuchtung von Pyramiden mithilfe von kosmischen Teilchen hatte tatsächlich funktioniert!
Allerdings waren die Scans noch so grob, dass zwar Hohlräume ungefähr erkannt wurden, nicht aber, ob sich eventuell etwas darin befindet. Das will ein Forscher-Team im Rahmen des Projekts ScanPyramids bei einer weiteren Durchleuchtung mit einem neuentwickelten Myonen-Scanner herausfinden.
Bei dieser Myonen-Tomographie fangen Detektoren kosmische Myonen ein. Das sind schnelle Elementarteilchen, die rund 200-mal schwerer als ein Elektron sind und fast mit Lichtgeschwindigkeit in Richtung Erde rasen. Myonen entstehen, wenn energiereiche kosmische Strahlung auf die Erdatmosphäre trifft. Beobachtet wurden sie erstmals 1936 von Carl Anderson und Seth Neddermeyer.
Aufgrund ihrer großen Geschwindigkeit und Masse können Myonen im Gegensatz etwa zu Röntgen- oder Gammastrahlen selbst Vulkane, Atomkraftwerke oder eben eine sechs Millionen Tonnen schwere Pyramide problemlos durchdringen.
Hochauflösender 3D-Scan geplant
Auf ihrem Weg durch einen Fels oder durch eine Pyramide werden die Myonen je nach Dichte des Materials unterschiedlich stark absorbiert. Und ihre Spuren geben Aufschluss über die von ihnen durchquerte Materie. Das verrät den Archäologen, ob beziehungsweise wo sich im Inneren Hohlräume befinden.
Vielversprechende Simulation
Bei der neu geplanten Durchleuchtung will das Team um Alan Bross vom Fermi National Accelerator Laboratory in den USA deutlich empfindlichere Detektoren in Containern an zwei Seiten der Pyramide entlang aufstellen, um eine möglichst hohe und dreidimensionale Auflösung zu erlangen.
“Wir planen den Einsatz eines Teleskopsystems, das die Empfindlichkeit der kürzlich an der Großen Pyramide eingesetzten Ausrüstung um das 100-fache übertrifft, Myonen aus nahezu allen Winkeln abbildet und zum ersten Mal ein echtes tomographisches Bild einer so großen Struktur liefert”, heißt es in der Ankündigung.
32 Myonen-Detektoren sollen an zwei Grundlinien der Cheops-Pyramide eng nebeneinander aufgestellt werden und dann zwei Jahre lang möglichst alle Scan-Positionen jeweils einen Monat lang abdecken. So könnte jeder Container pro Monat circa 20 Millionen Myonen detektieren. Das haben die Forschenden anhand einer Simulation errechnet.
Detaillierte Einblicke in unerreichbare Hohlräume
Die entsprechende Genehmigung für die Scans hat das ägyptische Antikenministerium bereits erteilt, aber noch steht die Finanzierung des neuen ScanPyramids-Projekts nicht.
Die neuentwickelten Myonen-Detektoren bestehen aus jeweils drei hintereinander liegenden Szintillatorenflächen. Bei einem Szintillator werden die Moleküle beim Aufprall energiereicher Photonen angeregt und flackern kurz auf. So lassen sich aber nicht nur die Anzahl der Lichtblitze zählen. Durch die dreifache Staffelung der Szintillatoren lässt sich auch der Eintrittswinkel und entsprechend auch die Bahn der Teilchen durch die Pyramide ermitteln.
Technik auch bei Vulkan und AKW im Einsatz
Die neuen Detektoren sollen so empfindlich sein, dass sie selbst kleine Hohlräume von drei Metern aufspüren können. Möglicherweise sei auf den Scans sogar zu erkennen, ob sich in den Hohlräumen auch Artefakte wie Figuren oder Keramiken befinden. Das konnten die Scans 2017 nämlich noch nicht erkennen.
Vielleicht schlummert dort aber auch gar kein Geheimnis und die Hohlräume wurden einfach für die Konstruktion der Pyramide oder der Grabkammer verwendet. Wie auch immer: Selbst wenn in den Hohlräumen etwas sichtbar gemacht werden kann, bleibt es doch wahrscheinlich unerreichbar, es sei denn man kommt mit Minirobotern oder Sonden zu den Hohlräumen, ohne die Pyramide zu beschädigen.
Mit der Myonen-Tomographie lassen sich aber nicht nur Hohlräume in antiken Bauwerken aufspüren. Bereits 2009 haben japanische Forschende die Magmakammer eines Vulkans auf der Insel Iojima untersucht, um einen möglichen Ausbruch vorherzusagen.
Zum Einsatz kamen die Myonen-Detektoren auch nach dem Reaktorunglück von Fukushima, da man nicht ins Innere der radioaktiv verseuchten Reaktoren schauen konnte. 2015 zeigte ein Myonen-Scan von Reaktor 1, dass sich der Großteil des geschmolzenen Brennstoffs nicht mehr innerhalb des schützenden Druckbehälters befindet, sondern sich auf dem Boden des Sicherheitsbehälters angesammelt hat.
