L'utilità pratica dei raggi cosmici e la muografia in archeologia

Utilità dei raggi cosmici

Per quanto riguarda invece la loro utilità pratica i raggi cosmici, oltre a costituire una fonte importantissima di informazioni sull’Universo stesso, sulla sua struttura e sulla sua composizione sia macroscopica sia microscopica hanno anche utilità pratiche dirette in quanto permettono di realizzare delle tomografie, ossia la costruzione di immagine tridimensionali a partire da più immagine bidimensionali del medesimo oggetto riprese da più angolazioni diverse: avendo proprietà identiche a quelle dei più noti elettroni, a eccezione della massa che è circa 200 volte più grande, quando attraversano la materia i muoni perdono una piccola quantità di energia (per unità di spessore di materia attraversata) e quindi riescono ad attraversare grandi spessori, prima di fermarsi una volta esaurita tutta la loro energia inoltre mentre i raggi X non riescono ad attraversare più di pochi metri di roccia, i muoni cosmici ne possono attraversare anche alcuni chilometri permettendo così di utilizzare i muoni per fare vere e proprie radiografie di strutture di grandi dimensioni. Un rivelatore di muoni può quindi essere posto “dietro” una struttura da radiografare rispetto ai muoni cosmici di cui il rivelatore misura con precisione la direzione da cui provengono permettendo così di realizzare tomografie per svariate funzioni pertanto un “deficit” di muoni in corrispondenza di una certa direzione indica che una parte dei muoni si è fermata nell’attraversare la materia e per questo motivo contando quanti muoni provengono da ciascuna direzione e confrontando questi conteggi con quanto ci si aspetterebbe nel caso ci fosse solo l’aria, permettendo così di avere una misura precisa della quantità di materia attraversata lungo la traiettoria dei muoni.

Muografia e archeologia

La muografia fu applicata per la prima volta alla fine degli anni ’60 per risolvere un importante enigma archeologico: a differenza della piramide di Cheope nella quale erano state scoperte tre camere disposte ad altezza diversa, e con alcuni passaggi, la piramide di Chephren sembrava più semplice, con una camera sepolcrale al centro del basamento della piramide e una sotterranea, senza passaggi secondari pertanto gli archeologi però si chiedevano se in realtà esistessero altre camere ancora da scoprire. Il premio Nobel Luis Alvarez propose allora di installare rivelatori di muoni nella camera centrale per effettuare una muografia della piramide.

La misura fu fatta, sotto la sorveglianza degli archeologi, nonostante un’interruzione dovuta alla guerra arabo-israeliana e i limiti tecnologici di allora e, dopo alcuni mesi di presa dati necessari a registrare un numero sufficiente di muoni, l’esperimento dimostrò che non vi era alcuna cavità, evitando un’indagine tradizionale con interventi invasivi e irreversibili.

Applicazioni pratiche della muografia

Risultò chiaro che quindi i raggi cosmici avessero un’utilità immediatamente pratica nella realizzazione di tomografie per svariate funzioni quali: individuare cavità nascoste, monitorare le caldere di coni vulcanici, controllare carichi sospetti, monitorare le condizioni dei noccioli dei reattori -in quanto misurando l’angolo con cui vengono deflessi i raggi cosmici è possibile capire se container e camion trasportato materiale pericoloso in quanto essi sarebbero in grado di assorbirli o deviarli.