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Tecniche di Radiografia Muonica e Rilievo 3D per l'individuazione di ipogei nascosti

La radiografia muonica è una tecnica emergente che permette di rilevare le variazioni di densità come le cavità nascoste nel sottosuolo, nelle montagne oppure all’interno delle piramidi egiziane, utilizzando i raggi cosmici e i rivelatori di particelle elementari. Fisici napoletani e giapponesi insieme alla associazione culturale Celanapoli stanno applicando questa tecnica per sondare la Necropoli Ellenistica di Neapolis.

I rivelatori basati sull’utilizzo di emulsioni fotografiche, non avendo necessità né di elettricità né di manutenzione, permettono una indagine non invasiva dei siti archeologici presenti nel sottosuolo urbano. Per rivelare gli elementi strutturali oppure le cavità nascoste è indispensabile avere un modello 3D preciso dell’ambiente circostante, in modo da esaminare le differenze tra il flusso di muoni misurato dal rivelatore rispetto a quello atteso dalla simulazione. I modelli geomatici della Necropoli Ellenistica in preparazione da ACAS3D sono in perfetta sinergia con le misure di radiografia muonica poiché permettono una corretta interpretazione dei dati osservati.

IPOGEO.png

Fig.1) I rivelatori a base di emulsioni nucleari sono stati installati alla profondità di 17 metri. a) Le lastre di emulsione sigillate dentro le buste per essere protette dalla luce; b) un rivelatore assemblato durante la fase di esposizione.

Le particelle cariche ionizzanti come i muoni cosmici attraversando i fogli di emulsione lasciano alcuni cristalli “attivati” – dopo il processo di sviluppo fotografico essi diventano grani d’argento segnando le tracce delle particelle. Analizzando queste lastre con i microscopi automatici si può  ricostruire la posizione e gli angoli di tutte le tracce che hanno attraversato il rivelatore durante il periodo di esposizione. Lo spettro angolare e energetico del muoni in superficie e’ ben noto e abbastanza costante. Confrontando il flusso muonico che ha attraversato il nostro rivelatore con quello in superficie si può calcolare la densità integrale del materiale attraversato in ogni direzione e in questo modo ottenere una radiografia dei strati soprastanti rivelando le strutture nascoste. Il metodo assomiglia alla radiografia medica.

ipogeo_2.png

Fig.2) a) la struttura 3-d del sito vista dall’alto b) una muografia – istogramma nello spazio degli angoli dove la scala dei colori corrisponde all’eccesso del flusso dei muoni, qui il colore rosso corrisponde alla densità bassa – le direzioni con molte cavità, invece verde e blu alle bin angolari dove la densità media e’ alta. Confrontando la muografia con il modello 3-d si può riconoscere facilmente alcune strutture già note. Confronto della muografia con la simulazione numerica che permette di rilevare le differenze e in questo modo ricostruire le strutture nascoste non presenti nel modello 3d.


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