Muon tomografi adalah teknik investigasi non-invasif yang dimungkinkan oleh partikel yang bergerak melalui ruang angkasa dengan kecepatan hampir sama dengan cahaya. Dan itu mengungkap rahasia yang terkubur jauh di dalam piramida dan gunung berapi kuno.
Oleh Rob Banino
Pada 13 Oktober 2016 Mehdi Tayoubi sudah mengetahui bahwa proyek ScanPyramids-nya berada di jalur yang benar. Itu adalah hari ketika Tayoubi dan timnya bertemu dengan komite Egyptologists untuk memberi tahu mereka tentang rongga kecil yang sebelumnya tidak diketahui yang mereka temukan di sisi utara Piramida Khufu, yang juga dikenal sebagai Piramida Agung Giza. Proyek ScanPyramids telah dimulai hanya 12 bulan sebelumnya, tetapi sudah membuahkan hasil yang menjanjikan.
Kemudian, pada 2017, ia menemukan emas: sebuah kehampaan besar terdeteksi jauh di dalam piramida berusia 4.500 tahun itu. Meskipun orientasi persisnya tidak diketahui, tim Tayoubi dapat memastikan bahwa panjangnya sekitar 30 meter dan terletak di atas Galeri Agung - koridor yang menghubungkan kamar Ratu ke kamar yang berisi sarkofagus Firaun Khufu. Itu adalah struktur baru besar pertama yang ditemukan di piramida sejak abad ke-19.
“Kami tidak tahu apakah kekosongan besar ini horizontal atau miring. Kami tidak tahu apakah kekosongan ini dibuat oleh satu struktur atau beberapa struktur yang berurutan. Yang kami yakini adalah bahwa kekosongan besar ini ada, sangat mengesankan, dan tidak diharapkan - sejauh yang saya tahu - oleh teori apa pun, ”kata Tayoubi ketika berita itu tersiar pada November 2017.
Tapi mungkin yang lebih mengesankan daripada kedua penemuan itu adalah kenyataan bahwa mereka dibuat sementara piramida tetap utuh sempurna. Belum ada penggalian atau pembongkaran struktur baru. Tidak ada dinding ruangan yang dibor dan tidak ada koridor tertutup yang dibuka.
Tim ScanPyramids telah mengintip jauh ke dalam balok batu kapur yang ditumpuk untuk membentuk dinding makam setinggi 140 meter dan mengidentifikasi lubang di dalamnya yang tidak diketahui siapa pun. Dan apa yang membuat prestasi yang menakjubkan ini menjadi mungkin adalah teknik yang dikenal sebagai muon tomography, yang memungkinkan para ilmuwan untuk menjelajahi lokasi yang sebelumnya tidak terjangkau.
Muon tomografi sedikit seperti eksplorasi ruang angkasa secara terbalik. Alih-alih menggunakan instrumen yang dibangun di Bumi untuk menyelidiki ruang angkasa, ia mengandalkan sinar kosmik yang diproduksi di luar angkasa untuk menyelidiki hal-hal di Bumi.
/cdn.vox-cdn.com/uploads/chorus_asset/file/18314550/cosmic_rays_atmosphere.jpg)
Sinar kosmik adalah partikel berenergi tinggi yang meluncur melalui ruang angkasa dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Mereka diproduksi oleh Matahari, peristiwa supernova di luar Tata Surya, dan bahkan Big Bang. Mereka bepergian ke segala arah sepanjang waktu dan jumlahnya sangat banyak sehingga mereka terus-menerus bertabrakan dengan molekul oksigen dan nitrogen di atmosfer bumi. Pada titik mana, mereka memicu aliran partikel lain, seperti bola putih yang memecahkan bungkusan merah dalam permainan snooker.
“[Ketika] sebuah partikel kosmik berenergi tinggi menghantam atmosfer bagian atas, ia menghasilkan sejumlah besar partikel,” jelas Prof Ralf Kaiser, seorang fisikawan di Universitas Glasgow. “Sebagian besar partikel ini terhenti di atmosfer. Tetapi beberapa dari mereka berhasil sampai ke tanah. Dan itu biasanya muon. "
Muon adalah partikel elementer, seperti elektron tetapi 200 kali lebih berat. Menjadi begitu berat dan bepergian begitu cepat memberi mereka kemampuan yang lebih besar untuk menembus materi padat daripada jenis radiasi lainnya, seperti sinar-X atau sinar gamma. Tapi tidak seperti sinar-X dan sinar gamma, muon sinar kosmik tidak merusak materi yang dilewatinya.
“[Muons dapat] melintasi puluhan meter beton. Mereka juga akan melewati tubuh Anda tanpa melakukan apa-apa, "kata Kaiser. “Mereka ada di mana-mana, menembus dan bebas biaya. Mereka ada di mana-mana dan mereka adalah bagian dari lingkungan alam. "
Singkatnya, muon hanyalah alat untuk melihat sekilas ke dalam struktur yang tidak dapat Anda masuki, struktur seperti ruang tertutup di piramida, gua tertutup di situs arkeologi, dan saluran di dalam gunung berapi. Trik untuk melakukan itu, bagaimanapun, adalah menangkap muon yang telah melewati struktur dan menggunakannya untuk membuat gambaran tentang apa yang ada di dalamnya.
Dr Giovanni Macedonio, peneliti utama proyek MUon RAdiography of VESuvius (MURAVES), menyamakan proses tersebut dengan mendapatkan sinar-X. Saat ada objek, misalnya lengan Anda, di antara sumber sinar-X dan kamera, lengan Anda menyerap sebagian sinar-X yang melewatinya. Perbedaan kepadatan kulit, otot, pembuluh darah, dan tulang menentukan berapa banyak sinar-X yang mencapai kamera - semakin padat benda-benda itu, semakin banyak sinar-X yang diserapnya.
“[Pada dasarnya,] kami melihat bayangan dari berbagai bagian,” kata Macedonio. Semakin terang bayangannya, semakin padat bagiannya dan, dipersenjatai dengan pengetahuan itu, adalah mungkin untuk membedakan antara bagian-bagian di dalamnya. Prinsip yang sama berlaku untuk muon tomography dan objek, seperti Gunung Vesuvius, digunakan untuk menyelidikinya.
"Alih-alih sinar-X, kami memiliki muon,” kata Macedonio. “Muon datang dari segala arah di sekitar Bumi, tapi kami tertarik pada yang bergerak mendekati horizontal, sehingga mereka bisa menembus gunung berapi. Muon yang melewati Vesuvius menghasilkan bayangan di belakangnya. ” Dengan menempatkan detektor muon di dekatnya, Macedonio dan rekan-rekannya dapat menghasilkan gambar bayangan itu, mempelajari kepadatan material yang digambarkan di dalamnya, dan mulai membedakan struktur di dalam Vesuvius.
Tetapi mempelajari sesuatu yang sebesar gunung berapi membutuhkan kesabaran, karena muon kecil dan hanya sekitar 100 di antaranya mencapai meter persegi tertentu per detik. Jadi meskipun mereka mungkin terus-menerus membombardir Bumi, mengumpulkan cukup banyak untuk memberikan informasi berguna tentang sesuatu yang seukuran Vesuvius membutuhkan waktu.
“Fluks muon tidak kuat,” kata Macedonio. "Sebagian besar terserap oleh gunung berapi, jadi kami memang butuh banyak waktu - kami butuh berbulan-bulan."
Jadi, ketika Anda akhirnya mendapatkan gambar, apa yang dapat Anda lakukan dengannya? Bisakah Anda menggunakannya untuk memprediksi letusan? Tidak, tidak juga. Tapi yang bisa Anda lakukan adalah memahami hubungan antara geometri saluran vulkanik dan gaya letusan.
Secara khusus, kondisi apa yang dapat menyebabkan awan abu (yang dapat membumi dan meruntuhkan atap) atau aliran piroklastik (campuran fragmen batuan dan gas yang bergerak cepat dan sangat panas yang mampu membakar apa pun yang dilewatinya) jika Vesuvius meletus. Dan jika Anda menggabungkan informasi ini dengan data seismik dan meteorologi, Anda dapat memperingatkan atau mengevakuasi siapa pun yang mungkin berada dalam bahaya saat terjadi letusan.
Kemajuan terbaru dalam teknologi pencitraan memungkinkan muon tomography menemukan berbagai aplikasi yang terus berkembang, tetapi teknik ini bukanlah hal baru. Insinyur EP George menggunakannya untuk memeriksa jumlah material di atas tambang di Australia pada tahun 1955, kurang dari 20 tahun setelah muon ditemukan (oleh Carl Anderson dan Seth Neddermeyer pada tahun 1936).
Dan sebelum akhir tahun 1960-an, fisikawan Amerika terkenal Luis Alvarez menggunakan muon tomography untuk mencari ruang tersembunyi di piramida. "Jika Anda melihat makalah asli oleh Alvarez, dan pengukurannya terhadap piramida, dia benar-benar melakukan segalanya dengan benar," kata Kaiser. “Itu dilakukan dengan sangat cerdik. Dia tidak menemukan rongga apapun, tapi dia sangat disayangkan melihat ke piramida yang salah. "
Alvarez sedang melihat ke dalam Piramida Khafre. Seandainya dia memasang detektornya di sebelah, di Piramida Khufu, dia mungkin telah mengalahkan proyek ScanPyramids sampai hampir 50 tahun.
Semua ini menjelaskan mengapa detektor muon muncul di semakin banyak situs arkeologi. Dengan menyempurnakan proses pencitraan yang menawarkan gambar beresolusi lebih tinggi dan lebih murah, detektor yang lebih portabel sedang dikembangkan, muon tomography memperluas cakupan kami untuk eksplorasi dengan memberi kami jendela - jendela yang memberi kami sekilas ke tempat-tempat yang tidak dapat kami kunjungi.
Iklan:Kemudian, pada 2017, ia menemukan emas: sebuah kehampaan besar terdeteksi jauh di dalam piramida berusia 4.500 tahun itu. Meskipun orientasi persisnya tidak diketahui, tim Tayoubi dapat memastikan bahwa panjangnya sekitar 30 meter dan terletak di atas Galeri Agung - koridor yang menghubungkan kamar Ratu ke kamar yang berisi sarkofagus Firaun Khufu. Itu adalah struktur baru besar pertama yang ditemukan di piramida sejak abad ke-19.
“Kami tidak tahu apakah kekosongan besar ini horizontal atau miring. Kami tidak tahu apakah kekosongan ini dibuat oleh satu struktur atau beberapa struktur yang berurutan. Yang kami yakini adalah bahwa kekosongan besar ini ada, sangat mengesankan, dan tidak diharapkan - sejauh yang saya tahu - oleh teori apa pun, ”kata Tayoubi ketika berita itu tersiar pada November 2017.
Tapi mungkin yang lebih mengesankan daripada kedua penemuan itu adalah kenyataan bahwa mereka dibuat sementara piramida tetap utuh sempurna. Belum ada penggalian atau pembongkaran struktur baru. Tidak ada dinding ruangan yang dibor dan tidak ada koridor tertutup yang dibuka.
Tim ScanPyramids telah mengintip jauh ke dalam balok batu kapur yang ditumpuk untuk membentuk dinding makam setinggi 140 meter dan mengidentifikasi lubang di dalamnya yang tidak diketahui siapa pun. Dan apa yang membuat prestasi yang menakjubkan ini menjadi mungkin adalah teknik yang dikenal sebagai muon tomography, yang memungkinkan para ilmuwan untuk menjelajahi lokasi yang sebelumnya tidak terjangkau.
Muon tomografi sedikit seperti eksplorasi ruang angkasa secara terbalik. Alih-alih menggunakan instrumen yang dibangun di Bumi untuk menyelidiki ruang angkasa, ia mengandalkan sinar kosmik yang diproduksi di luar angkasa untuk menyelidiki hal-hal di Bumi.
Sinar kosmik adalah partikel berenergi tinggi yang meluncur melalui ruang angkasa dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Mereka diproduksi oleh Matahari, peristiwa supernova di luar Tata Surya, dan bahkan Big Bang. Mereka bepergian ke segala arah sepanjang waktu dan jumlahnya sangat banyak sehingga mereka terus-menerus bertabrakan dengan molekul oksigen dan nitrogen di atmosfer bumi. Pada titik mana, mereka memicu aliran partikel lain, seperti bola putih yang memecahkan bungkusan merah dalam permainan snooker.
“[Ketika] sebuah partikel kosmik berenergi tinggi menghantam atmosfer bagian atas, ia menghasilkan sejumlah besar partikel,” jelas Prof Ralf Kaiser, seorang fisikawan di Universitas Glasgow. “Sebagian besar partikel ini terhenti di atmosfer. Tetapi beberapa dari mereka berhasil sampai ke tanah. Dan itu biasanya muon. "
Muon adalah partikel elementer, seperti elektron tetapi 200 kali lebih berat. Menjadi begitu berat dan bepergian begitu cepat memberi mereka kemampuan yang lebih besar untuk menembus materi padat daripada jenis radiasi lainnya, seperti sinar-X atau sinar gamma. Tapi tidak seperti sinar-X dan sinar gamma, muon sinar kosmik tidak merusak materi yang dilewatinya.
“[Muons dapat] melintasi puluhan meter beton. Mereka juga akan melewati tubuh Anda tanpa melakukan apa-apa, "kata Kaiser. “Mereka ada di mana-mana, menembus dan bebas biaya. Mereka ada di mana-mana dan mereka adalah bagian dari lingkungan alam. "
Singkatnya, muon hanyalah alat untuk melihat sekilas ke dalam struktur yang tidak dapat Anda masuki, struktur seperti ruang tertutup di piramida, gua tertutup di situs arkeologi, dan saluran di dalam gunung berapi. Trik untuk melakukan itu, bagaimanapun, adalah menangkap muon yang telah melewati struktur dan menggunakannya untuk membuat gambaran tentang apa yang ada di dalamnya.
Dr Giovanni Macedonio, peneliti utama proyek MUon RAdiography of VESuvius (MURAVES), menyamakan proses tersebut dengan mendapatkan sinar-X. Saat ada objek, misalnya lengan Anda, di antara sumber sinar-X dan kamera, lengan Anda menyerap sebagian sinar-X yang melewatinya. Perbedaan kepadatan kulit, otot, pembuluh darah, dan tulang menentukan berapa banyak sinar-X yang mencapai kamera - semakin padat benda-benda itu, semakin banyak sinar-X yang diserapnya.
“[Pada dasarnya,] kami melihat bayangan dari berbagai bagian,” kata Macedonio. Semakin terang bayangannya, semakin padat bagiannya dan, dipersenjatai dengan pengetahuan itu, adalah mungkin untuk membedakan antara bagian-bagian di dalamnya. Prinsip yang sama berlaku untuk muon tomography dan objek, seperti Gunung Vesuvius, digunakan untuk menyelidikinya.
"Alih-alih sinar-X, kami memiliki muon,” kata Macedonio. “Muon datang dari segala arah di sekitar Bumi, tapi kami tertarik pada yang bergerak mendekati horizontal, sehingga mereka bisa menembus gunung berapi. Muon yang melewati Vesuvius menghasilkan bayangan di belakangnya. ” Dengan menempatkan detektor muon di dekatnya, Macedonio dan rekan-rekannya dapat menghasilkan gambar bayangan itu, mempelajari kepadatan material yang digambarkan di dalamnya, dan mulai membedakan struktur di dalam Vesuvius.
Tetapi mempelajari sesuatu yang sebesar gunung berapi membutuhkan kesabaran, karena muon kecil dan hanya sekitar 100 di antaranya mencapai meter persegi tertentu per detik. Jadi meskipun mereka mungkin terus-menerus membombardir Bumi, mengumpulkan cukup banyak untuk memberikan informasi berguna tentang sesuatu yang seukuran Vesuvius membutuhkan waktu.
“Fluks muon tidak kuat,” kata Macedonio. "Sebagian besar terserap oleh gunung berapi, jadi kami memang butuh banyak waktu - kami butuh berbulan-bulan."
Jadi, ketika Anda akhirnya mendapatkan gambar, apa yang dapat Anda lakukan dengannya? Bisakah Anda menggunakannya untuk memprediksi letusan? Tidak, tidak juga. Tapi yang bisa Anda lakukan adalah memahami hubungan antara geometri saluran vulkanik dan gaya letusan.
Secara khusus, kondisi apa yang dapat menyebabkan awan abu (yang dapat membumi dan meruntuhkan atap) atau aliran piroklastik (campuran fragmen batuan dan gas yang bergerak cepat dan sangat panas yang mampu membakar apa pun yang dilewatinya) jika Vesuvius meletus. Dan jika Anda menggabungkan informasi ini dengan data seismik dan meteorologi, Anda dapat memperingatkan atau mengevakuasi siapa pun yang mungkin berada dalam bahaya saat terjadi letusan.
Kemajuan terbaru dalam teknologi pencitraan memungkinkan muon tomography menemukan berbagai aplikasi yang terus berkembang, tetapi teknik ini bukanlah hal baru. Insinyur EP George menggunakannya untuk memeriksa jumlah material di atas tambang di Australia pada tahun 1955, kurang dari 20 tahun setelah muon ditemukan (oleh Carl Anderson dan Seth Neddermeyer pada tahun 1936).
Dan sebelum akhir tahun 1960-an, fisikawan Amerika terkenal Luis Alvarez menggunakan muon tomography untuk mencari ruang tersembunyi di piramida. "Jika Anda melihat makalah asli oleh Alvarez, dan pengukurannya terhadap piramida, dia benar-benar melakukan segalanya dengan benar," kata Kaiser. “Itu dilakukan dengan sangat cerdik. Dia tidak menemukan rongga apapun, tapi dia sangat disayangkan melihat ke piramida yang salah. "
Alvarez sedang melihat ke dalam Piramida Khafre. Seandainya dia memasang detektornya di sebelah, di Piramida Khufu, dia mungkin telah mengalahkan proyek ScanPyramids sampai hampir 50 tahun.
Semua ini menjelaskan mengapa detektor muon muncul di semakin banyak situs arkeologi. Dengan menyempurnakan proses pencitraan yang menawarkan gambar beresolusi lebih tinggi dan lebih murah, detektor yang lebih portabel sedang dikembangkan, muon tomography memperluas cakupan kami untuk eksplorasi dengan memberi kami jendela - jendela yang memberi kami sekilas ke tempat-tempat yang tidak dapat kami kunjungi.
0 comments:
Posting Komentar