宇宙射线上的金字塔（宇宙射线穿透金字塔）

金字塔的神秘之处在于我们一直以来无法对其内部结构进行详细的探究，传言在它的底部存在密室，里面藏有失落的宝藏。

虽然科学家不是职业的寻宝人，但是对这样的传言也是颇有兴趣，而且科学家也有很强的意愿，想对金字塔的内部结构进行详细的探究。

那么这些隐藏的密室如何去发现呢？如何对金字塔的内部进行建模呢？我们总不是把金字塔挖开吧，这埃及人也不会同意的。

因此只能通过科学的手段对其内部进行扫描成像。发射X射线？电子？让这些粒子穿透金字塔，就像是给人体成像一样，对金字塔内部进行成像？

很明显都不可行，一是金字塔太大了，又不能把它塞进CT室；而且X射线的穿透能力也有限，我们也无法制造出大量的高速电子（接近光速）来穿透金字塔。

因此人工的办法是行不通的，我们需要借助宇宙的力量！

首先我们要了解一种基本粒子μ子

μ子属于轻子家族的一员，它是在1936年卡尔·安德森在研究宇宙射线的时候发现的，我们知道地球每天都会遭受高能宇宙射线（质子）的轰击；

而宇宙射线（速度和光速相当）在撞击到大气分子中的原子核时就会发生级联反应，生产很多次级粒子，这个撞击的过程就相当于加速器中粒子碰撞的过程。

生成的这些粒子有些会迅速衰变为其他更稳定的粒子，然后达到地面，有些在衰变前就会达到地面，安德森通过云室在生成的这些粒子中发现了一个类似于电子的粒子；

它在云室的磁场中偏转的方向和电子一样，说面这种粒子跟电子一样带负电，但是它偏转轨迹的曲率比电子小，但是比质子大，这就说明这个粒子的质量介于电子和质子之间。

现在我们知道这个粒子就是μ子，它的质量是电子的207倍，而且不稳定，2.2微秒后会衰变成一个电子、中微子和反中微子。

2.2微秒看起来很短，其实在不稳定的粒子中，它算寿命还算很长的，仅次于中子的寿命，不过自由中子衰变的时间为15分钟，比μ子长了4亿倍。

虽然μ子在数百公里的高空形成，但是它却以相对论速度运动，因此在时间膨胀效应导致了μ子可以在衰变前达到地面。

每分钟每平方米就会有10000个μ子到达地球表面。

那么μ子为何可以用来给金字塔内部进行成像呢？

首先它可以大量的被制造，而且均匀的达到地面。

其次是它在参与相互作用时，或者穿透物质是损失的能量非常小。而且μ子运动的速度与光速相当，携带的动能很大，穿透能力很强。

最后与电子相比，在受到电磁相互作用的时候，偏转的程度要比电子小很多。

这些特征使得μ子成为了基本带电粒子中，穿透能力最强的粒子。可以穿透数百米的岩石，然后被原子吸收或偏转而衰减。（不过中微子穿透能力更强，但它不带电，很难检测。）

所以说μ子短短的寿命，但非常有用，它可以像给人体照X射线一样，给金字塔照个全身CT。

日本的物理学家就曾使用μ子的透射成像技术给活火山照相，科学家将探测器放在活火山的周围，来测量μ子的通量变化。

如果发现某个地方μ子的通量比较大，那么就说明μ子穿过了空腔，因此通过μ子通量的变化就能知道火山内部容颜管道的分布；

而且也能通过这项技术预测火山会不会在短时间喷发，因为岩浆上升的时候也会改变空腔部位μ子的通量。

所以科学家也用μ子透射成像技术寻找过埃及金字塔中传说的隐藏宝藏，传闻说金字塔的下部有隐藏的密室，宝藏就是其中。

如果传闻是真的，那么跟火山的情况是一样的，空腔部分比其他的岩石要少，那么经过的μ子通量就会变大。

但不幸的是，测量结果并不能表明金字塔下部有隐藏的密室。也就没有了所谓的宝藏。

这项研究测量结果在1970年就发表在了《科学》杂志上。

虽然没有发现宝藏难免让人有些失望，但是这项技术引起了科学家极大的兴趣，这也说明了μ子有很大的实用价值。

胡夫金字塔由石灰石和花岗岩块组成，高139米，宽230米，大约有4500年的历史。人们在不同的高度发现了三个房间；

上图可以清楚的看到（从下往上）地下的房间、王后的房间和国王的房间，与几条走廊相连。

能够通过走廊通道达到的就是这几个房间，偌大的金字塔给人的感觉是实心的。因此科学家还是相信在金字塔中有隐藏的密室。

2015年来自埃及、法国和日本的科学家再次对金字塔来了一次全方位的成像，利用μ子层析成像、红外热成像、三维仿真和重建技术进行研究。

这是一个现代技术与考古的一次完美结合，这次科学家有所斩获，2016年研究团队在大金字塔中发现了一个以前未知的空腔。（蓝色部分）

并且对大金字塔的内部进行了3D可视化的建模。

其实跟我们之前掌握的情况没有啥太大的区别，上图白色的位置就是最新发现的空腔。在没有其他未知区域，偌大的金字塔可以说就是实心的。没啥奇怪的地方。

这肯定让很多相信金字塔是什么外星的信号塔、发电厂、宇宙飞船的人感到莫大的失望，但是真实的情况就是这样，它就是石头垒起来的墓穴。

这项研究在2017年11月发表在了《自然》杂志上，隐藏的空洞位于大画廊的上方，国王房间的附近，长度为30米左右。

这次的研究让我们对金字塔有了更充分的理解，而且围绕着金字塔的各种传言现在也变得没有任何意义了。

而且考古学家也放弃了在金字塔中找宝藏的想法，科学家也没有兴趣想进入这30米长的空洞内。

现在唯一围绕着金字塔最大的谜团就是埃及人这么把这些巨大石头运过来，并且能垒的严丝合缝的。

对金字塔的这项研究，是当代最前沿的粒子物理学与考古学的一次合作，可以说意义非凡。

论文：

Search for Hidden Chambers in the Pyramids

DOI：10.1126/science.167.3919.832

Discovery of a big void in Khufu’s Pyramid by observation of cosmic-ray muons

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