La pirámide de Kukulcán será investigada con muones para ver qué oculta
Dentro del principal templo de Chichén Itzá, El Castillo, podría esconderse un enigma. Un grupo de físicos y arqueólogos buscan revelarlo mediante el proyecto NAUM (siglas en inglés de Non-invasive Archaeometry Using Muons). Su plan es mapear los muones que atraviesan la pirámide, partículas que se producen en el encuentro de los rayos cósmicos y la atmósfera terrestre.
En 1935 surgió la sospecha de que la también llamada pirámide de Kukulcán tiene partes desconocidas. Durante una excavación arqueológica se descubrió una subestructura pequeña de una sola escalinata en su interior con una escultura del dios Chac Mool, una imagen de un jaguar y discos con mosaicos de turquesa. Cuando se hizo tal hallazgo, los arqueólogos también creyeron haber dado con vestigios de otra estructura. Incluso, en la escalera sur se inició una excavación similar a la del túnel norte, pero esta se desmoronó a mitad del camino. Guardando celosamente su contenido.
Las labores de salvamento arqueológico y la ejecución del Promeza derivaron en el hallazgo de numerosos vestigios arqueológicos, en la ruta del Tren Maya.
México encontró "el mayor tesoro arqueológico" de las últimas décadas en el camino del Tren Maya
Por el camino del Tren Maya se ha encontrado el disco solar en Chichén Itzá, la escultura del dios del maíz en Palenque, la estela dual en Uxmal, los bajorrelieves de un cautivo tomado del cabello por una dignataria en Ek Balam, urnas funerarias y tiestos son algunos de los objetos encontrados en los cinco estados que atraviesa el ferrocarril.
Hacer huecos en las pirámides no es la única forma de conocerlas. Hace 20 años, el físico Arturo Menchaca, del Instituto de Física de la Universidad Nacional Autónoma de Mexico (UNAM), fue pionero en usar muones para explorar el interior de una pirámide mexicana. Lo hizo en Teotihuacan con un detector enorme (que parecía un horno para pizzas) fabricado por completo en México.
La tecnología de entonces no permitía repetir la hazaña en Chichén Itzá. Ahora, el proyecto NAUM, liderado por el físico Edmundo García Solís, profesor e investigador de la Universidad Estatal de Chicago, Estados Unidos, pone a prueba la electrónica y la tecnología actual para hacer detectores que entren en espacios más reducidos y soporten condiciones ambientales complejas, como las que tiene el monumento al tiempo que los mayas alzaron en la cálida y húmeda península de Yucatán.
Rastreando muones
La técnica que usarán para ver el interior de la pirámide fue diseñada por el premio Nobel de Física Luis Álvarez, quien la usó por primera vez en la década de 1960 en la pirámide de Kefrén, en Egipto. En esa ocasión, al igual que en Teotihuacan, no se encontraron sorpresas al interior de las pirámides, pero la técnica trascendió.
Los muones son la clave en esta historia. Las estrellas que explotan al morir lanzan al universo restos de la materia de la que están hechas: en su mayoría protones, hidrógeno y otras cosas pesadas, pero poco abundantes.
Carved stone hoop on the Great Ball Court, Chichen Itza, Yucatan Peninsula, Quintana Roo, Mexico. (Photo by: Universal Images Group via Getty Images)
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Este descubrimiento, posible gracias a la tecnología de ADN ambiental, proporciona una visión única de la vida ceremonial de los mayas, quienes podrían haber llevado a cabo rituales en sus canchas de juego de pelota, utilizando plantas con propiedades medicinales.
En particular, tras desvíos, cambios de dirección y múltiples rebotes en su camino a través del espacio, los protones que llegan a nuestro planeta lo hacen de una manera llamativamente uniforme, “son una lluvia de las estrellas que explotaron”.
Los rayos cósmicos tienen mucha energía y al interaccionar con la atmósfera terrestre, chocan con átomos de oxigeno e hidrógeno. Como producto de este choque a todo velocidad, se obtienen muones, partículas elementales de carga negativa, como la de los electrones, pero mucho más pesadas. A diferencia del electrón que es estable, los muones tienen una vida media corta: en promedio decaen en dos microsegundos. Además, son 200 más masivos.
Estas partículas son abundantes en la Tierra y pueden penetrar los objetos sólidos sin dificultad. Esa cualidad los hace útiles para estudiar el interior de grandes objetos. Su tasa de absorción y dispersión varía según la entidad y la composición de los materiales que atraviesan. Por eso, si se monitorea su comportamiento, se pueden deducir propiedades de las estructuras que están atravesando. En el Castillo, lo usarán para hacer un mapeo de la densidad interna de la pirámide. Se sabe que algunas zonas, como los huecos, absorberán menos muones, de modo que medir menos muones revela la existencia de vacíos.
Lo que hace posible NAUM es el uso de tecnología desarrollada en centros de investigación de altas energías como el Fermilab, que sirven para detección de partículas elementales. Este proyecto, explica García, es una cuestión de avance tecnológico. Los dispositivos que usan son fotomultiplicadores de silicio, que son pequeños, requieren poca energía y aguantan condiciones de humedad y temperatura extremas.
Templo de Kukulkán, en Chichen Itza, México
El detector que se hizo en México tiene la apariencia de un club sándwich de tres tapas y es mucho más pequeño que el usado en Teotihuacan. Cuando un muon atraviesa cualquier tapa del detector, deja una señal que revela su trayectoria. Las coordenadas de cada muon se guardan como números en una computadora. “Cuando uno tiene millones de esas, empieza a ver una imagen. El análisis va a ser bastante rápido, se hace conforme se van detectando. De hecho, en la entrada del túnel hay una computadora que transmite a Chicago y a la UNAM los datos capturados”, detalla Menchaca.
El detector se instalará dentro del túnel. Lo primero será localizar las cámaras conocidas para confirmar que sirve; después, buscarán otros cambios de densidad. Los arqueólogos van a orientar su búsqueda según la información generada por los físicos. Cada medida demora varios meses.
Ocurre 20 años después con nueva tecnología
García Solís fue alumno de Menchaca y soñó con el proyecto NAUM desde hace más de una década. “Ahora se tiene la tecnología para bordar la pirámide de Chichen Itzá”, afirma. Para este experimento, se asoció con el físico Joseph Sagerer de la Universidad Dominicana. En 2020 consiguieron fondos de la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos. Los 400 mil dólares otorgados se usaron para construir el detector, comprar materiales y pagar los sueldos de quienes harán la exploración en Chichén Itzá.
García se puso en contacto con Menchaca y su equipo de la UNAM, dada su experiencia y representación en México. Otros científicos en el proyecto son Austin Harton (Universidad Estatal de Chicago), Mark Adams (UIC/Fermilab-QuarkNet), Sten Hansen (Fermilab), Eduardo Pérez de Heredia (Tecnología Zero), Jose Osorio, Marco Antonio Santos Ramirez (Instituto Nacional de Arqueología e Historia - INAH), Azucena Cervantes, Hesiquio Vargas (UNAM) y E. Craig Dukes (Universidad de Virginia). Además, Menchaca sumó al ingeniero Saúl Aguilar y al mecánico Dionisio Conde.
El experimento de Fermilab es el más preciso hasta el momento.
La rebeldía del muon abre el debate sobre una quinta fuerza fundamental del universo
Los muones se niegan a seguir las predicciones del modelo estándar de física de partículas; los científicos creen que están interactuando con fuerzas desconocidas.
En saber está el hallazgo
“Nuestro rol es producir la mejor imagen posible, los resultados finales están en el terreno de los arqueólogos”, dice el investigador del Instituto de Física. Entre tanto, encuentra emocionante trabajar “en sitios donde estuvo la gente más sofisticada de aquellos tiempos”.
García Solís agrega que no encontrar una cámara en El Castillo no sería un fracaso. Su actitud es, ante todo, científica: “son simplemente los hechos”. Considera que el proyecto es fascinante porque “somos capaces de sintetizar en él la física de altas energías y detectores para arqueología. Muestra que la ciencia y la tecnología pueden ser llevadas al desarrollo cultural”.
— ¿Es posible usar esta tecnología para ver el estado de conservación de otro sitios arqueológicos y sistemas de cuevas de la península de Yucatán?
— En principio sí. Si quisiéramos investigar un sistema de cuevas, lo podríamos hacer, pero tendríamos que poner el detector debajo del sistema que queremos estudiar o, por lo menos, al mismo nivel. Las partículas que usamos para hacer la investigación vienen de la atmósfera y tienen que atravesar la estructura y luego ir al detector.
Por ejemplo, agrega, en Japón se usan detectores de muones para localizar el flujo de magma dentro de volcanes; también se ha usado para ver el interior de un reactor nuclear en Francia y para vigilar el interior de los camiones en fronteras como la de México con Estados Unidos.
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