Secondo un recente articolo pubblicato sulla rivista Scientific Reports un team di scienziati si è rivolto ai raggi cosmici, in particolare a una tecnica di imaging chiamata muografia, o otomografia a muoni, e ha scoperto una camera sepolcrale sotterranea precedentemente nascosta. La scoperta è stata effettuata in un luogo ricco di storia e mistero: la Napoli sotterranea. Le rovine dell’antica necropoli di Neapolis si trovano a circa 10 metri sotto l’odierna Napoli. Ma il sito si trova in un quartiere urbano densamente popolato, il quartiere Sanità, il che rende difficile intraprendere scavi archeologici accurati.
Come funziona la tecnica di imaging a muoni
La tecnica di imaging a muoni, o muografia, utilizza i muoni, particelle subatomiche simili agli elettroni ma con una massa maggiore, per creare immagini di strutture interne di oggetti densi e spessi. I muoni sono prodotti naturalmente quando i raggi cosmici colpiscono l’atmosfera terrestre e possono penetrare profondamente in materiali densi come la roccia o il metallo. Per creare un’immagine a muoni, i rivelatori vengono posizionati intorno all’oggetto da esaminare. Quando i muoni passano attraverso l’oggetto e raggiungono i rivelatori, vengono registrati. Poiché i muoni vengono assorbiti o deflessi dai materiali densi, le zone dell’oggetto con una densità maggiore bloccano più muoni e proiettano un’ombra sull’immagine finale. Al contrario, le zone vuote o meno dense bloccano meno muoni e appaiono più luminose.
Questa tecnica è simile all’imaging a raggi X o al radar a penetrazione del suolo, ma utilizza muoni ad alta energia presenti in natura anziché raggi X o onde radio. L’energia più elevata dei muoni consente loro di penetrare materiali più spessi e densi rispetto ai raggi X o alle onde radio. La muografia è quindi particolarmente utile per l’imaging di strutture archeologiche o geologiche profonde o nascoste.
La lunga storia dei muoni
Esiste una lunga storia di utilizzo dei muoni per l’immagine delle strutture archeologiche. Un ingegnere di nome E.P. George li utilizzò per effettuare misurazioni di un tunnel australiano negli anni Cinquanta. Ma il fisico Luis Alvarez, vincitore del premio Nobel, ha fatto parlare di sé quando, in collaborazione con degli archeologi egiziani, ha utilizzato questa tecnica per cercare camere nascoste nella Piramide di Khafre (nota anche come Chefren), a Giza. Anche se non ha trovato alcuna camera nascosta, ha dimostrato che la tecnica funzionava in linea di principio. I muoni vengono utilizzati anche per cercare materiali nucleari trasportati illegalmente ai valichi di frontiera e per monitorare i vulcani attivi, nella speranza di individuare il momento in cui potrebbero eruttare. Nel 2008, gli scienziati dell’Università del Texas di Austin hanno cercato di seguire le orme di Alvarez, riutilizzando vecchi rivelatori di muoni per cercare possibili rovine Maya nascoste in Belize. I fisici del Los Alamos National Laboratory hanno sviluppato versioni portatili di sistemi di imaging a muoni per svelare i segreti della costruzione della cupola svettante in cima alla Cattedrale di Santa Maria del Fiore a Firenze, progettata da Filippo Brunelleschi all’inizio del XV secolo. Nel 2016, gli scienziati che utilizzano l’imaging a muoni hanno rilevato segnali che indicavano un corridoio nascosto dietro i famosi blocchi a forma di chevron sulla parete nord della Grande Piramide di Giza in Egitto. L’anno successivo, lo stesso team ha individuato un misterioso vuoto in un’altra area della piramide, ritenendo che potesse trattarsi di una camera nascosta, che è stata successivamente mappata utilizzando due diversi metodi di imaging muonico.
Il gas è il vero alleato
Esistono molte varianti di questo tipo di imaging, ma tutte coinvolgono tipicamente camere riempite di gas. Quando i muoni attraversano il gas, entrano in collisione con le sue particelle ed emettono un lampo di luce “rivelatore”, che viene registrato dal rilevatore, consentendo agli scienziati di calcolare l’energia e la traiettoria della particella. Neapolis era una città ellenistica in una zona collinare ricca di tufo vulcanico. Questo la rendeva abbastanza morbida da poter scolpire tombe, spazi di culto o grotte perle abitazioni. La necropoli, nell’attuale rione Sanità era una di queste, utilizzata per le sepolture dalla fine del IV secolo a.C. all’inizio del I secolo d.C.. Il sito è stato sepolto dai sedimenti nel corso del tempo a causa di una serie di disastri naturali, in particolare l’inondazione della lava dei vergini. Geograficamente parlando, la zona dei Vergini si trovava lungo una serie di torrenti che partiva dai Colli Aminei. Uno di questi torrenti, arrivato all’altezza di Capodimonte si biforcava in due dando origine ad un ulteriore torrente che raggiungeva il borgo, inondandolo. Finché l’area fu disabitata, gli effetti dello straripare del corso d’acqua non risultarono gravi. A partire dagli anni ’50, però, con il progressivo popolamento del borgo l’acqua divenne un flagello: a differenza della lava vulcanica che notoriamente inghiottì Pompei, questa “lava” era costituita da fango e rocce che si staccavano dalle colline durante le forti piogge. Le dimensioni esatte della necropoli non sono note, ma probabilmente ospitava decine di tombe, ognuna delle quali conteneva più corpi. Quattro di queste tombe, oggi note come Ipogeodei Cristallini, furono scoperte alla fine del XIX secolo sotto il palazzo della famiglia di Donato, situato in via Cristallini. (Dopo un terremoto nel1980, che ha portato a un’analisi strutturale in 3D dell’area, sono state scoperte altre due camere sepolcrali: l’Ipogeo dei Togati e l’Ipogeo dei Melograni.)
La muografia è stata la scelta ideale
Queste scoperte alimentarono la speranza di trovare altre camere sepolcrali n nascoste. I ricercatori dell’Università di Napoli Federico II, dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare di Napoli e dell’Università di Nagoya in Giappone hanno pensato che la muografia fosse il mezzo ideale per farlo. “Grazie alla sua natura non invasiva, questa tecnica è particolarmente adatta per gli ambienti urbani dove non è possibile applicare metodi di ispezione attiva come le onde sismiche o i fori di trivellazione“, scrivono gli autori. I rivelatori si basano sulla tecnologia dell’emulsione nucleare; i rivelatori a emulsione sono semplici, molto compatti e non richiedono un’alimentazione esterna. L’emulsione nucleare si è sviluppata dalla ricerca sulle radiazioni all’inizio del XX secolo. Il fisico Ernest Ruther iniziò a utilizzare lastre fotografiche commerciali per catturare i raggi alfa emessi da vari materiali radioattivi, che provocavano lo scurimento delle lastre. Quando sono entrati in scena rivelatori e acceleratori di particelle più potenti, l’emulsione nucleare è caduta in disuso. Tuttavia, è ancora utile in alcuni esperimenti di fisica (come OPERA e il progetto FASER del CERN) e in applicazioni mediche, biologiche e archeologiche. Gli autori dello studio sulla necropoli hanno utilizzato due moduli rivelatori, ciascuno con una pila di quattro pellicole di emulsione sigillate all’internodi una busta per controllare la luce e l’umidità, e li hanno lasciati in una cantina sotterranea (un tempo utilizzata per l’invecchiamento del prosciutto) dal 10 marzo al 7 aprile 2018. Una volta terminato il periodo di esposizione, le emulsioni sono state sviluppate il giorno successivo. Per il confronto si sono basati su un modello spaziale di scansione laser 3D di tutte le strutture sotterranee accessibili. La muografia ha rivelato prove (sotto forma di un eccesso del numero previsto di muoni) di una nuova struttura sotterranea, nonché informazioni sufficienti agli autori per stimare le dimensioni e la posizione di tale struttura.
Le misure della camera funeraria
La struttura è coerente con una camera sepolcrale rettangolare, probabilmente parzialmente riempita di roccia e sedimenti. Misura 2 metri per 3,5 ed è simile nella struttura agli Ipogei dei Togati e agli Ipogei dei Melograni. Gli autori ritengono che la camera funeraria risalga alla fine del IV secolo/inizio del III secolo a.C. e che fosse probabilmente la tomba di un individuo o di una famiglia facoltosa.
