La muografía es una técnica relativamente joven que, como en seguida veremos, ha tenido avances espectaculares. La idea de esta técnica es muy parecida a la empleada en radiografías por rayos X.
Las máquinas de rayos X producen estos rayos con una descarga de alto voltaje y los rayos producidos pasan a través del cuerpo humano para llegar a una placa fotográfica de detección.
En esta placa de detección se verá una imagen de la parte del cuerpo seleccionada mostrando con claridad los órganos interiores del cuerpo y la estructura ósea del mismo. Esta imagen le permite al médico realizar un diagnóstico preciso sobre la situación del paciente, que puede ser desde un hueso fracturado hasta un órgano interno inflamado entre mil otras posibilidades. Debido al desarrollo de los rayos X el físico alemán Wilhelm Conrad Röntgen obtuvo el premio Nobel en 1901.
El muón es una partícula con carga negativa (-1 e) similar a un electrón, pero con masa mucho mayor. Es una partícula elemental dentro de la familia de los leptones. La masa del muón es poco más de doscientas veces la masa de un electrón (207). Como toda partícula fundamental tiene su antipartícula, llamada antimuón de misma masa, pero con carga positiva (+1 e).
El muón típicamente decae en un electrón y dos neutrinos. Esta partícula fue descubierta por Carl D. Anderson y Seth Neddermeyer en el Instituto Tecnológico de California (Caltech) en 1936 durante el estudio de la radiación cósmica. Los muones que llegan a la superficie de la Tierra son creados por rayos cósmicos al interaccionar con las moléculas de la atmosfera terrestre.
Aproximadamente diez mil muones pasan por minuto por cada metro cuadrado en la superficie de la Tierra. Los muones pueden penetrar decenas de metros dentro de rocas y otros materiales antes de ser absorbidos o dispersados. Una característica importante de los muones es que a diferencia de otras partículas atómicas son de muy fácil detección.
Haciendo un paralelo con las máquinas de rayos X que encontramos en cualquier hospital, podemos ver que mientras que los rayos X son producidos en una máquina, los muones se originan de modo natural en las capas superiores de la atmósfera.
Es decir que la fuente generadora de muones es natural y no artificial como la fuente de los rayos X. Nosotros y la superficie del planeta estamos inmersos en un flujo continuo de muones que atraviesan montañas y otras grandes estructuras humanas. Esto ha permitido usar a los muones, de modo similar a los rayos X, para el estudio de la estructura interna de pirámides y volcanes. En seguida se presentan algunos ejemplos representativos.
El artículo: A.D. Bross et al. “Tomographic Muon Imaging of the Great Pyramid of Giza”, Journal for Advanced Instrumentation in Science. Vol. 2022, March 6, 2022, p. 280, presenta el reporte y análisis de una cavidad dentro de la pirámide de Keops en Egipto utilizando muones.
Otra pirámide que actualmente está siendo estudiada es la pirámide El Castillo en Chichen Itza, entre otras pirámides mayas.
Otro ejemplo es el artículo: M. D’Errico et al., “The MURAVES experiment: study of the Vesuvius Great Cone with Muon Radiography”, February 24, 2022, arXiv:2202.12000, en donde se analizan resultados del cono del volcán Vesubio en el cual, utilizando muones, se descubrieron cavidades subterráneas que pueden explicar próximas erupciones volcánicas.
Otro ejemplo es el artículo realizado por un grupo de investigación japonés: Y. Nomura et al., “Pilot study of eruption forecasting with muography using convolutional neural network”, Scientific Reports. Vol. 10, March 24, 2020, p. 5272, en donde reportan aplicaciones geológicas aplicadas a vulcanología.