Seit fast 650 Jahren dienen die Festungsmauern in der chinesischen Stadt Xi’an als beeindruckende Barriere um die Innenstadt. Mit einer Höhe von 12 Metern und einer Dicke von bis zu 18 Metern sind sie für fast alles undurchlässig – außer für subatomare Teilchen, die Myonen genannt werden.
Dank ihrer Durchdringungsfähigkeit könnten Myonen nun der Schlüssel dazu sein, dass die Mauern, die einst die Schätze der ersten Ming-Dynastie schützten – und jetzt ein eigenständiger nationaler architektonischer Schatz sind – noch Jahrhunderte lang stehen bleiben.
Eine verfeinerte Nachweismethode hat die höchstauflösenden Myonenscans geliefert, die bisher von einer archäologischen Struktur erstellt wurden, berichten Forscher am 7. Januar Zeitschrift für Angewandte Physik. Die Scans zeigten Schwankungen der inneren Dichte von nur einem Meter Durchmesser innerhalb eines Abschnitts der Stadtmauer von Xi’an. Die Schwankungen könnten Anzeichen für gefährliche Fehler oder „verborgene Strukturen sein, die für die Entdeckung und Untersuchung archäologisch interessant sind“, sagt der Kernphysiker Zhiyi Liu von der Universität Lanzhou in China.
Myonen sind wie Elektronen, nur schwerer. Sie regnen über den ganzen Planeten herab und entstehen, wenn geladene Teilchen, sogenannte kosmische Strahlen, auf die Atmosphäre treffen. Obwohl Myonen tief in Erde und Stein eindringen können, werden sie je nach Material, auf das sie treffen, gestreut oder absorbiert. Das Zählen derjenigen, die durchkommen, macht sie nützlich, um das Innere von Vulkanen zu untersuchen, Pyramiden nach versteckten Kammern zu durchsuchen und sogar nach Schmuggelware zu suchen, die in röntgenstrahlenundurchlässigen Behältern versteckt ist (SN: 22.4.22).
Obwohl Myonen kontinuierlich nach unten strömen, ist ihre Anzahl so gering, dass die Forscher sechs Detektoren jeweils eine Woche lang einsetzen mussten, um genügend Daten für 3-D-Scans des Walls zu sammeln.
Es liegt nun an den Naturschützern, zu bestimmen, wie mit Dichteschwankungen umzugehen ist, die auf gefährliche Mängel oder historische Überraschungen innerhalb der Mauern von Xi’an hindeuten könnten.
Quellen
G. Liu et al. Hochpräzise Muographie in der Archäogeophysik: Eine Fallstudie zu den Verteidigungsmauern von Xi’an. Zeitschrift für Angewandte Physik. Vol. 133, 7. Januar 2023. doi: 10.1063/5.0123337.
Autoren: James R. Riordon von Sciencenews
