Завтра в мире Загадка древнейшего христианского храма на территории России

Программу "Завтра в мире" ведёт Лариса Катышева.

Гость в студии – ведущий эксперт Национального исследовательского технологического университета (НИТУ) "МИСиС", заведующая лабораторией элементарных частиц ФИАН профессор Наталья Геннадьевна Полухина.

С вами мы будем говорить о событии как в мире науки, так и в мире культуры. Итак, появилось сообщение, что учёные НИТУ "МИСиС" просканировали, возможно, древнейший христианский храм на территории России в Дербенте. В начале осени с помощью российских учёных будет, наконец, разгадана загадка древнейшего христианского храма на территории России в Дербенте.

Расскажите, что произошло?

Н. Полухина: Это одна из первых работ в России за последние лет двадцать, связанных с методом мюонной радиографии. Мы регистрируем мюоны – частицы космических лучей, которые рождаются в атмосфере Земли. Их очень много приходит из космоса на Землю – 10 тысяч штук на квадратный метр в минуту. И они могут проникать очень глубоко – могут проходить вплоть до 2 км скального грунта. В зависимости от того, какое вещество стоит на их пути: плотное или полость, они поглощаются по-разному. Регистрируя эти частицы, мы можем сделать заключение о внутренней структуре объекта даже километрового размера.

Нас очень заинтересовала возможность посмотреть на структуру подземного здания в крепости Нарын-Кала в городе Дербенте, который внесён в число объектов культурного наследия ЮНЕСКО. Назначение этого здания до сих пор вызывает споры, нет точного понимания, что это такое. Очень многие склоняются к тому, что это христианский храм. Он построен в форме креста, строго ориентированного по сторонам света. Но раскопать его трудно, потому что в течение примерно 200 лет в нём хранили воду, и при раскопках здание может пострадать. Поэтому мы предложили использовать метод, созданный физиками "МИСиС", ФИАН и НИИЯФ МГУ для изучения внутренней структуры подобных крупных объектов. Это очень интересная для нас задача, которая, мы надеемся, может в чём-то помочь внести ясность в назначение этого здания.

Когда появилась эта идея и у кого?

Н. Полухина: Метод мюонной радиографии известен давно. Первым предложил использовать космические излучения Пётр Петрович Лазарев, основатель и главный редактор журнала "Успехи физических наук". Это было в 1926 году.

Практически 100 лет назад?

Н. Полухина: Да. Но мюоны, которые действительно реально можно использовать, потому что они далеко проходят, были открыты спустя 10 лет – в 1936 году. И первая реализация идеи Петра Петровича Лазарева была осуществлена в 1955 году в Австралии. Измеряли глубину проходческого тоннеля в скальном массиве. Наибольшую известность, наверное, имеет опыт Нобелевского лауреата Луиса Альвареса по просвечиванию египетских пирамид. Он делал это в 60-х годах. Но работал он с искровой камерой. Это довольно сложный прибор, который требует подвода электричества, дежурства оператора, и поэтому большой объём просмотреть фактически невозможно.

Ренессанс методики мюонной радиографии связан с новым развитием метода трековых детекторов, связанных фотоэмульсией. Фактически это фотопластинка, которой вы фотографируете исследуемый объект, но только фотография делается не в лучах видимого света, а в космических мюонах.

Как выглядит это изображение?

Н. Полухина: Изображение выглядит как распределение количества частиц, приходящих с разных направлений. Но эта чисто математическая картинка позволяет воссоздать 3D- картинку (трёхмерную) исследуемого объекта, и в 2017 году наши друзья и коллеги из Нагойского университета опубликовали в "Nature" статью, это крупнейшее открытие XIX века, что в пирамиде Хеопса обнаружена новая неизвестная большая камера, которая по своим размерам практически равна большой галерее (30 м длиной, 8 м примерно диаметр этой камеры). И ещё они нашли одну не известную ранее пустоту за главным входом. Эта работа была сделана именно методом мюонной радиографии на основе трековых детекторов ядерных фотоэмульсий.

Очень активно этот метод развивается во всём мире. Занимаются мюонной радиографией в Италии, во Франции, в Швейцарии, в Канаде. Наши японские коллеги помогли установить состояние разрушенного реактора АЭС "Фукусима", потому что фотоплёнки не требуют присутствия человека, и они дали возможность увидеть степень разрушения пострадавшего реактора. Коллеги из Бернского университета ищут месторождения золота в Канаде, исследуют состояние ледника в Швейцарии, для которой ледники – это не просто объект туризма, а ещё и водные ресурсы. И никакой другой метод на таких объектах не работает. Наши неапольские коллеги из Университета Федерико II смотрят также археологические объекты, поскольку в Италии, где ни копни, везде многовековые постройки, и под современными зданиями есть много различных катакомб, каменоломен, пустот. И это не просто интересно, это угрожает иногда жизни людей. Опять-таки этот метод может оказаться очень полезен для мониторинга шахт и рудников. Мы можем увидеть возникающие пустоты над работающей шахтой и предотвратить многие трагические события.

Сколько времени вы уже занимаетесь этим проектом?

Н. Полухина: Дербентом мы начали заниматься 19 февраля. Месяц мы изготавливали детекторы, готовили плёнку. Два месяца ушло на экспозицию. 19 февраля мы поставили свои детекторы в этом здании.

И что уже удалось увидеть?

Н. Полухина: Пока что в конце апреля мы их только вынули из экспозиции, привезли сейчас в Москву и занимаемся анализом, проявкой, сканированием и восстановлением картины.

То есть, совсем скоро вы разгадаете секрет этого здания?

Н. Полухина: Мы очень надеемся, потому что это очень интересный объект – историческое место, древнейшая крепость, и очень хочется внести какой-то посильный вклад в понимании ситуации внутри этого здания.

Это будет открытие международного масштаба? Думаю, что многие ваши коллеги следят за развитием событий и за тем, как это всё происходит?

Н. Полухина: Да, безусловно. Тех, кто занимается мюонной радиографией, мы лично хорошо знаем. Нам никогда никто не отказывает ни в помощи, ни в консультации. Так же, как и мы подключаемся к совместным работам. Это очень тесное международное сотрудничество, которое идёт только на пользу и только в плюс и российской науке, и российской культуре, и международному ядерному физическому сообществу тоже.

Ну а когда можно будет огласить результаты?

Н. Полухина: Нам потребуется 2-3 месяца примерно на то, чтобы обработать информацию, расшифровать её и восстановить картину. Я думаю, что на самом деле это только начало, потому что до тех пор, пока не увидишь, как выглядит объект, полномасштабный эксперимент поставить трудно. Мы сейчас поставили серию первых пробных детекторов для того, чтобы сделать прикидки и понять, с какой точки зрения мы сможем получить оптимальную картину. Видно, что там есть крутой склон, с которого можно, как из фотоаппарата, сфотографировать это здание, и мы надеемся, что первые результаты нам помогут ответить на какие-то вопросы и дадут основания для развёртывания исследований.

Сколько людей в вашей команде?

Н. Полухина: В группе работают примерно 20 человек, но у нас много задач. Около 10 человек из ФИАНа, из "МИСиС", из НИИЯФ МГУ. В общем, мы не считали. У нас много очень молодёжи, у нас много сильных физиков-теоретиков, потому что это не простая задача – восстановление трёхмерной картины объекта. Мы пишем программное обеспечение, пишут наши специалисты МИСиС, университета и ФИАНа. По мере необходимости подключаются специалисты разного профиля.

С нетерпением будем ждать результатов к началу осени?

Н. Полухина: Мы надеемся, что будет именно так.

То есть, в начале осени будет, наконец, разгадана загадка древнейшего христианского храма на территории России в Дербенте с помощью российских учёных.

Полностью программу слушайте в аудиозаписи.

Метод мюонной радиографии на службе культурного наследия