علماء روس يطورون تقنية جديدة لدراسة باطن الأرض

أجرى علماء الجامعة الوطنية للأبحاث التكنولوجية "ميسيس"، جنبًا إلى جنب مع الباحثين من معهد ليبيديف الفيزيائي وجامعة داغستان الحكومية، تجربة على دراسة غير غازية للأماكن الخفية تحت الأرض، والتي تقع في الجزء الشمالى الغربي من قلعة نارين كالا في دربند، وتم فحص المكان باستخدام طريقة التصوير الشعاعي للميون، وهي طريقة حديثة لمسح البنية الداخلية للمواد، حيث يتم الآن معالجة المعلومات من أجهزة الاستشعار.

هذا المكان، الذي يبلغ طوله 12 مترًا، مخفي بالكامل تقريبا تحت الأرض، ولا يمكن رؤية سوى جزء من القبة المتداعية فوق السطح.

ويعود تاريخ المبنى إلى عام 300 م تقريبا، وكان يعتقد حتى وقت قريب أنه في البداية كان خزانا تحت الأرض، لكن الدراسات الأثرية الحديثة تشير إلى أن الحديث يدور عن أقدم كنيسة مسيحية في روسيا، التي طُمرت من قبل العرب بعد فتح دربند في عام 700 م تقريبا، وما يدل على صحة الفرضية هذه هو المقطع العرضي على شكل صليب وآثار المداخل المغلقة ومواقع الجدران بالنسبة للإضاءة.

ومع ذلك لا يتفق جميع علماء الآثار مع هذه التفسيرات، وما يزيد الأمر تعقيدًا هو أنه لا يمكننا التوصل إلى الدليل القاطع في هذا الجدل القائم لصعوبة إجراء الحفريات تحت الكنيسة: أولًا، لأن حصن نارين كالا، ينتمي لتراث اليونسكو الثقافي، وثانيًا، ليس من الواضح كيف سيكون سلوك الجدران عند تفريغ الأرض من التربة، بعد أن تعرضت طويلًا لتأثير هطول الأمطار.

لدى علماء جامعة "ميسيس" الفرصة لإجراء عملية مسح المبنى وفهم كيف كان شكله، بمساعدة تصوير الميون الشعاعي، وبالفعل فقد أثبتت هذه الطريقة فاعليتها، وبفضل استخدامها تم العثور على غرفة سرية في هرم خوفو.

منذ وقت ليس ببعيد تم تصميم، في جامعة "ميسيس"، تحت إشراف البروفيسور ناتاليا بولوخينا، الدكتورة في العلوم الفيزيائية والرياضيات، ما يسمى "كواشف المسار"، والتي تسمح ليس فقط برؤية الميونات التي تمر عبر هذه الكواشف، وإنما أيضًا بتحديد اتجاه حركتها بدقة عالية.

ومن خلال فك رموز قراءات هذه الكواشف، يمكن تكوين صورة ثلاثية الأبعاد لمجموعة متنوعة من المنشآت، بدءًا من فراغات بحجم متر في التربة، وتنتهي بخريطة كهف في الجبل.

إن جوهر طريقة التصوير الشعاعي للميون يكمن في تحديد كثافة تدفق الميون.

والميونات هي جسيمات أولية غير مستقرة مع شحنة كهربائية سالبة، والتي تنشأ في الطبقات الكثيفة للغلاف الجوي وتندثر بسرعة، ومع ذلك، فإنها خلال حياتها تجول الغلاف الجوي للأرض بأكمله (10 آلاف ميون في الدقيقة تصل إلى كل متر مربع من سطح الأرض)، حتى إنها تخترق على عمق 8.5 كيلومتر تحت الماء أو لعمق كيلومترين تحت الأرض.

كلما كانت المادة أكثر كثافة، كلما زاد ضعف تدفق الميونات، ولذلك إذا وضعنا جسمًا صلبًا بين "الفضاء" والكاشف، فإنه سيظهر خيال الكائن المراد دراسته مع مرور الزمن، وإذا كان الكائن يحتوي على تجاويف، فستكون مرئية أيضًا، لأن الميونات التي تتطاير من خلالها تتغلب على طبقة أصغر من المواد الصلبة.

كبير الخبراء في جامعة "ميسيس" البروفيسور ناتاليا بولوخينا هي واحدة من أبرز المتخصصين في هذه التقنية في العالم، وهي الآن تشرف على مسألة تركيب أجهزة استشعار الميون في إطار تجربة جديدة (Search for Hidden Particles) "البحث عن الجسيمات المخفية"، والتي تجريها جامعة "ميسيس" في مصادم الهدرونات الكبير بالتعاون مع 40 جامعة رائدة في العالم.

يشير التحليل الأولى للقلعة، الذي أجرى من قبل متخصصين من الجامعة الوطنية للأبحاث التكنولوجية ومعهد ليبيديف الفيزيائي على الخرائط الطبوغرافية، إلى أن التقنية فعالة في هذه الحالة، ومن المهم أن نلاحظ أن هذه الطريقة تسمح لنا بالتمييز بين أنواع الصخور بفارق في الكثافة قدره خمسة في المائة، وهذا يسمح لنا "برؤية" شكل المبنى.