Φίλοι του Τ.Μ.Θ.

  • Μεγαλύτερο μέγεθος γραμματοσειράς
  • Προκαθορισμένο μέγεθος γραμματοσειράς
  • Μικρότερο μέγεθος γραμματοσειράς

ΑΡΧΗ | Αποθήκευση όλων των δημοσιευμένων άρθρων | Οι φυσικοί επιστήμονες ξαναγράφουν την ιστορία

Οι φυσικοί επιστήμονες ξαναγράφουν την ιστορία

E-mail Εκτύπωση PDF

Συγγραφέας : Καθηγητής Παναγιώτης Μισαηλίδης

Ο αρχαιολόγος του 18ου και του 19ου αιώνα ενεργούσε περισσότερο ως τυμβωρύχος ενδιαφερόμενος για την αποκάλυψη πολύτιμων και αισθητικά όμορφων ευρημάτων. Η μελέτη, που ακολουθούσε βασιζόταν τις περισσότερες φορές σε συγκριτική εξέταση. Η σύγχρονη όμως αρχαιολογία έχει ευρύτερους στόχους, όπως η μελέτη της ιστορικής, πολιτισμικής, οικονομικής, πνευματικής και τεχνολογικής ανάπτυξης των αρχαίων κοινωνιών.

Για έναν σύγχρονο αρχαιολόγο ένα θραύσμα κεραμικού ή ξύλου είναι εξίσου ή ακόμη και περισσότερο πολύτιμο από ένα χρυσό κόσμημα ή ένα αγγείο. Ο σύγχρονος αρχαιολόγος έχει ή χρειάζεται να έχει, ως συνεργάτες του, παρ' όλον ότι τους κοιτάζει ακόμη με κάποια επιφυλακτικότητα ως «μη ειδικούς» τους φυσικούς επιστήμονες, οι οποίοι διαθέτουν τις τεχνικές (που αναπτύχθηκαν τις περισσότερες φορές για άλλους σκοπούς), τις υπολογιστικές δυνατότητες και το διαφορετικό τρόπο σκέψης για την αντιμετώπιση των προβλημάτων. Έτσι, η συμβολή των φυσικών επιστημών τόσο στην αρχαιολογία και την ιστορία όσο και στον έλεγχο της αυθεντικότητας και τη συντήρηση των αρχαιοτήτων και των έργών τέχνης είναι ουσιαστική και αναπόφευκτη.

Η χρονολόγηση

Μέχρι πριν 40 περίπου χρόνια οι αρχαιολόγοι βασιζόταν για τον υπολογισμό της ηλικίας ενός ευρήματος σε τυπολογικές συγκρίσεις και σε γραπτά κείμενα (π.χ. επιγραφές τάφων, λίστες ιερέων και κρατικών αξιωματούχων, χρονικά, αστρονομικές παρατηρήσεις). Αυτά κείμενα είναι πολλές φορές δύσκολα να ερμηνευθούν γιατί οι συγγραφείς δεν είχαν ως κύριο στόχο την καταγραφή ιστορικών δεδομένων. Πολλά άλλωστε ευρήματα προέρχονται από εποχές πριν την ανακάλυψη της γραφής. Αυτά τα προβλήματα χρονολόγησης έλυσε η επαναστατική μέθοδος του άνθρακα-14, που προτάθηκε από τον αμερικανό επιστήμονα Willard Libby το 1948. Για την ανακάλυψη αυτή, που επιτρέπει τη χρονολόγηση δειγμάτων ηλικίας μέχρι περίπου 50000 ετών, τιμήθηκε ο Libby με το βραβείο Nobel το 1960 [1].


 

Η γη εκτίθεται συνεχώς σ' έναν καταιγισμό από σωματίδια υψηλής ενέργειας (κυρίως πρωτόνια), που προέρχονται από το διάστημα - την κοσμική ακτινοβολία. Τα σωματίδια αυτά συγκρουόμενα με μεγάλη ταχύτητα με τα συστατικά της ατμόσφαιρας δημιουργούν, μέσω πυρηνικών αντιδράσεων, νετρόνια και μία σειρά άλλων δευτερογενών σωματιδίων. Τα νετρόνια αυτά αλληλεπιδρώντας με το άζωτο της ατμόσφαιρας σχηματίζουν το ραδιενεργό ισότοπο του άνθρακα, άνθρακα-14. Ο άνθρακας-14, του οποίου η ποσότητα υποδιπλασιάζεται σε 5730 χρόνια εκπέμποντας ακτινοβολία - β, έχει τις ίδιες χημικές ιδιότητες με το γνωστό μας σταθερό άνθρακα (άνθρακα-12), εισέρχεται σ' όλους τους χημικούς και βιοχημικούς κύκλους και ενσωματώνεται σε κάθε είδος ζώντος οργανισμού με σταθερή αναλογία C-14:C-12 ίση μ΄αυτή που υπάρχει και στην ατμόσφαιρα [1, 2]. Όταν ο οργανισμός σταματήσει να ζεί τότε δεν προσλαμβάνει πλέον άλλον άνθρακα και η στιγμή του θανάτου του ξεκινά ένα «χρονόμετρο». Έτσι, το παρόν γίνεται ένα κλειδί της πόρτας του παρελθόντος.

Η μέτρηση της συγκέντρωσης του άνθρακα-14 γίνεται, μετά από καύση μικρής ποσότητας δείγματος, είτε με μέτρηση της ακτινοβολίας-β, που εκπέμπει ή, με ακόμη μεγαλύτερη ακρίβεια, χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία μαζών σε επιταχυντές σωματιδίων. Η τεχνική αυτή ονομάζεται Accelerator Mass Spectrometry (A.M.S.) [3,4]. Με την τεχνική αυτή τα άτομα των επιμέρους ισοτόπων ενός στοιχείου διαχωρίζονται, σ' ένα μαγνητικό πεδίο, ανάλογα με τη μάζα τους και μπορούν να μετρηθούν μεμονωμένα χρησιμοποιώντας τις υπερευαίσθητες μετρητικές τεχνικές της πυρηνικής φυσικής.

Ένα κλασικό παράδειγμα τέτοιων μετρήσεων είναι η χρονολόγηση της περίφημης σινδόνης του Τορίνο (Shroud of Turin), του «υποτιθέμενου» νεκρικού σαβάνου του Χριστού.

Η σινδόνη αυτή πρωτοεμφανίσθηκε το 1350 στη Lirey της Γαλλίας και κατέληξε το 1578 στο Τορίνο, όπου εκτίθεται από το 1694 στο βασιλικό παρεκκλίσιο του καθεδρικού ναού. Η σινδόνη αποτελείται από ένα κομμάτι ύφασμα που φέρει την εμπρόσθια και οπίσθια αποτύπωση ενός άνδρα, που υπέστη μαστίγωμα και σταύρωση. Μετά από ορισμένα μεμονωμένες εξετάσεις, το 1978 ξεκίνησε το Shroud of Turin Research Project στο οποίο χρησιμοποιήθηκαν οι πλέον σύγχρονες μετρητικές και φασματοσκοπικές τεχνικές.

Οι μετρήσεις με Α.Μ.S. άρχισαν το 1983 παράλληλα στα Πανεπιστήμια της Αριζόνας, Οξφόρδης και Ζυρίχης χρησιμοποιώντας 50 mg δείγματος. Συγχρόνως, τα εργαστήρια, που συμμετείχαν στη μελέτη, έλαβαν τρία, άγνωστα γι' αυτά, προχρονολογημένα δείγματα για τον έλεγχο της αξιοπιστίας της μέτρησης: ένα κομμάτι νουβιακού λινού υφάσματος του 11ο-12ο μ.Χ. αιώνα, λινό ύφασμα από τη μούμια της Κλεοπάτρας των Θηβών από τον 2ο μ.Χ. αιώνα και ίνες από το κάλυμμα της κεφαλής του St. Lοuis d? Anjou (1290 -1310 μ.Χ).

Οι μετρήσεις με την τεχνική του άνθρακα-14 έδειξαν, με βαθμό βεβαιότητας:> 95%, ότι το κομμάτι αυτό του υφάσματος είναι μεσαιωνικό (περίοδος 1260-1390), αποτέλεσμα που συμπίπτει και με το χρόνο της εμφάνισής του [5]. Φυσικά, τα αποτελέσματα δημιούργησαν εξαιρετικό θόρυβο και υπήρχαν και πολλές αμφισβητήσεις των αποτελεσμάτων. Η συζήτηση και οι διαξιφισμοί των επιστημόνων επάνω σ' αυτό το θέμα συνεχίζονται (π.χ.[6]).

Με τη μέθοδο του άνθρακα-14 βρέθηκε επίσης πρόσφατα ότι οι εξημερωμένοι σκύλλοι υπήρξαν οικόσιτα ζώα για περισσότερα από 30.000 χρόνια [7].

Η μέθοδος του άνθρακα-14, και ιδιαίτερα με Α.Μ.S., χρησιμοποιήθηκε και χρησιμοποιείται για την επίλυση μίας πληθώρας προβλημάτων χρονολόγησης, παρ? όλον ότι η αναλύση των αποτελεσμάτων δεν είναι πάντοτε εύκολη. Η παραγωγή του άνθρακα-14 επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες, όπως π.χ. η ηλιακή δραστηριότητα (ηλιακές κηλίδες), η κατανάλωση θαλασσίας τροφής από τους ζώντες οργανισμούς, η υπερβολική καύση άνθρακα ή πετρελαίου, που έχουν, λόγω του χρόνου σχηματισμού τους, μικρότερο λόγο C-14:C-12. Γι' αυτό ως σημείο αναφοράς των αποτελεσμάτων των μετρήσεων λαμβάνεται το 1950. Οι ακριβείς διορθώσεις για τις εξάρσεις παραγωγής άνθρακα-14 γινονται δενδροχρονολογικά, χρησιμοποιώντας ως πρότυπα τους δακτύλιους των κορμών δένδρων ηλικίας μέχρι και πολλών χιλάδων ετών. Έτσι, για παράδειγμα, η χρονολόγηση του ανθρώπου των Άλπεων, του Otzi, με Α.Μ.S. έδωσε ηλικία 4546 ±17 BP (δηλ. 2596 π.Χ.) ένώ η διόρθωση της με δενδροχρονολόγηση τιμές περίπου. 650 χρόνια μεγαλύτερες [8].

Η χρονολόγηση ανοργάνων υλικών παρουσιάζει μεγαλύτερη δυσκολία αλλά το οπλοστάσιο των φυσικών τεχνικών έχει τις περισσότερες φορές λύσεις και γι' αυτά τα προβλήματα [9]. Για παράδειγμα, ο απεμπλουτισμός της επιφάνειας του οψιδιανού και του γυαλιού σε νάτριο και εμπλουτισμός του σε υδρογόνο παρέχει πληροφορίες για την ηλικία τους. Έτσι, ο προσδιορισμός με πυρηνικές αντιδράσεις σε επιταχυντές σωματιδίων, που υπάρχουν σε μεγάλο αριθμό σε εργαστήρια πυρηνικής φυσικής πανεπιστημίων ή κέντρων ερευνών, της σε βάθος κατανομής του υδρογόνου και του νατρίου σε επιφανειακές στοιβάδες ενός γυαλιού μπορεί να δόσει πληροφορίες για την ηλικία του [10,11] ή και αποκαλύψει απομιμήσεις (π.χ. [12]). Από την άλλη πλευρά, στην περίπτωση των κεραμικών, χρησιμοποιείται συχνά η θερμοφωταύγεια (π.χ. [13,14]).

Ο πηλός και ορισμένα άλλα υλικά περιέχουν εγκλείσματα από χαλαζία και αστρίους, που αποτελούν αυτά καθ' αυτά ένα φυσικό χρονόμετρο, που βασίζεται στην ύπαρξη, όπως παντού, μικροποσοτήτων φυσικών ραδιενεργών στοιχείων (π.χ. ουράνιο, θόριο). Η ακτινοβολία, που εκπέμπουν αυτά τα ραδιενεργά στοιχεία, προκαλούν ατέλεις στην κρυσταλλική δομή του χαλαζία και των αστρίων από τις οποίες είναι δυνατον μα προσδιορισθεί η ηλικία του ευρήματος. Συγκεκριμένα, η ακτινοβολία προκαλεί διέγερση των ηλεκτρονίων σε σε υψηλότερες ενεργειακές καταστάσεις. Το ψήσιμο ενός κεραμικού υλικού προκαλεί μία αποκατάσταση αυτών των ατελειών, αποδιέγερση των ηλεκτρονίων, εκπομπή της ενέργεια διεγέρσεως υπό μορφή ορατού φωτός και μηδενισμό του χρονομέτρου. Έτσι με τη θέρμανση του κεραμικού μπορούμε να έχουμε έναν επαναμηδενισμό του χρονομέτρου και με τη μέτρηση της εκπεμπόμενης οπτικής ακτινοβολίας να προσδιορίσει κανείς την ηλικία του (μέχρι πολλές χιλιάδες χρόνια). Έτσι, για παράδειγμα, ο συνδυασμός των τεχνικών του άνθρακα-14 και της θερμοφωταύγειας κατέρριψε το ιστορικό δόγμα ότι όλες οι πολιτισμικές εξελίξεις έγιναν με κατεύθυνση από την Εγγύς Ανατολή ή τη Μεσόγειο προς τα Β.Δ. διαπιστώνοντας ότι οι μεγαλιθικοί τάφοι της Β.Δ. Ευρώπης και οι Hunengraber της Luneburger Heide είναι κατά πολύ παλαιότεροι από τους αντίστοιχους της ανατολικής Μεσογείου.

Οι εμπορικές διασυνδέσεις μεταξύ των λαών μπορούν να δώσουν στον ιστορικό πολύτιμες πληροφορίες για το πολιτισμικό, οικονομικό και τεχνολογικό επίπεδο των διαφόρων περιοχών. Η στοιχειακή χημική αναλυση των διαφόρων ευρημάτων μπορεί, πέρα από την αποκάλυψη απομιμήσεων, πλαστογραφιών και στυλιστικών αντιγραφών, να δώσουν πληροφορίες για την προέλευση των διαφόρων αντικειμένων και των υλικών κατασκευής. Οι μέθοδοι αναλύσεως πρέπει να είναι ευαίσθητες, να παρέχουν μεγάλη ακρίβεια προσδιορισμού και να απαιτούν ελάχιστη ποσότητα δείγματος, ώστε να μην καταστρέφονται ή βλάπτονται πολύτιμα αντικείμενα. Η ανάλυση με νετρονική ενεργοποίηση είναι μία από τις τεχνικές, που παρέχουν αυτά τα πλεονεκτήματα [1].

Μία μικρή ποσότητα δείγματος (mg) ακτινοβολείται συγχρόνως με μικρή ποσότητα μίας πρότυπης ουσίας με νετρόνια σε πυρηνικό αντιδραστήρα. Τα νετρόνια με πυρηνικές αντιδράσεις μετατρέπουν τα ισότοπα των συστατικών στοιχείων του δείγματος στα αντίστοιχα ραδιενεργά τους. Η μέτρηση της ακτινοβολίας αυτών των ραδιενεργών ισοτόπων (κυρίως ακτινοβολία-γ) , που μπορεί να γίνει με μεγάλη ευαισθησία και ακρίβεια, παρέχει τις ποσοτικές πληροφορίες για τη σύσταση του δείγματος. Με την τεχνική αυτή μπορούν να προσδιορισθούν μέχρι και πάνω από 30 στοιχεία συγχρόνως σε συγκεντρώσεις, ανάλογα με το στοιχείο, πολύ μικρότερες των μg/g (<

Με την ανάλυση με νετρονική ενεργοποίηση έχει γίνει μία πληθώρα μελετών για την προέλευση κεραμικών, λόγω της διαφορετικής σύστασης του εδάφους κάθε περιοχής. Η τεχνική αυτή αυνέβαλε στην αποκάλυψη ότι οι μεγάλιθοι του Stonehenge (~ 2300 BC, Ν. Αγγλία) προέρχονται από την περιοχή του Preseli Hills της Ουαλίας, που βρίσκεται περ. 240 χιλιόμετρα μακρυά. Ο τρόπος μεταφοράς αυτών μεγαλίθων δεν έχει αποσαφινισθεί ακόμη. Με την ίδια τεχνική επιβεβαιώθηκε, συγκρίνοντας την περιεκτικότητα σε κοβάλτιο και σίδηρο, ότι οι μονόλιθοι βάρους 70 tn των αγαλμάτων του Φαραώ Αμενόφις ΙΙΙ (περ. 2500 π.Χ.) στην περιοχή των Θηβών (Άνω Αίγυπτος) προέρχονται από την περιοχή της Μέμφιδος (σημερινό Κάϊρο) και μεταφέθηκαν με πλοίο 600 χιλιόμετρα αντίθετα στο ρεύμα του Νείλου.

Εξετάσεις διαφόρων αρχαιολογικών ευρημάτων (κυρίως κεραμικών) με ανάλυση με νετρονική ενέργοποίηση έγιναν στο παρελθόν και στη χώρα μας χρησιμοποιώντας τον πυρηνικό αντιδραστήρα του Ε.Κ.Ε.Φ.Ε Δημόκριτος (π.χ. [15,16]). Τα αποτελέσματα χρησιμοποιήθηκαν για τον προσδιορισμο της σύστασης, της προέλευσής τους και τη λήψη ιστορικών πληροφοριών. Για παράδειγμα θα αναφέρω μία παλαιά μελέτη ενός αριθμού από κεχριμπαρένιες χάνδρες, που βρέθηκαν στο νεκροταφείο της περιοχής της Σίνδου, που πραγματοποιήθηκε σε συνεργασία με το Αρχαιολογικό Μουσείο θεσσαλονίκης. Οι μετρήσεις αυτές έδειξαν ότι το κεχριμπάρι αυτό παρουσιάζει σύσταση παραπλήσια με το κεχριμπάρι της Βαλτικής παρά με αντίστοιχες ουσίες της περιοχής της Μεσογείου. Κατ? αυτόν τον τρόπο, θα μπορούσε να υποστηριχθεί και η άποψη ότι τον 10ον αιώνα π.Χ. υπήρχαν ήδη εμπορικές σχέσεις με περιοχές της Β. Ευρώπης [17].

Μία μορφή νετρονικής ενεργοποίησης αποτελεί και η νετρονική ραδιογραφία κατά την οποία ένας πίνακας εκτίθεται για μικρό χρονικό διάστημα σε θέσμη θερμικών νετρονίων. Τα νετρόνια καθιστούν ορισμένα συστατικά του ραδιενεργά (π.χ. το φωσφόρο, που υπάρχει στο κάρβουνο σχεδίασης οργανικής προέλευσης ή το χαλκό και το κοβάλτιο, που είναι συστατικά χρωστικών). Η κάλυψη, μετά την έκθεση σε νετρόνια, του πίνακα με φωτογραφικό φιλμ μπορεί να επιφυλάξει, σε πολλές περιπτώσεις, εκπλήξεις. Για παράδειγμα, κάτω από τον πίνακα του A. V. Dyck «Η Αγία Ροζαλία προσεύχεται για το Παλέρμο που χτυπήθηκε από τη χολέρα το 1624» κρυβόταν μία αυτοπροσωπογραφία του ζωγράφου [18].

Η μελέτη των υλικών και ο έλεγχος της αυθεντικότητας.

Η στοιχειακή ανάλυση αντικειμένων, που σχετίζονται με την πολιτισμική κληρονομιά, δεν είναι μια σημερινή υπόθεση. Ο Martin Klaproth, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Βερολίνου παρουσίασε ήδη το 1795 τα αποτελέσματα της χημικής ανάλυσης ρωμαϊκών νομισμάτων, κραμάτων και υάλων και ανάπτυξε τεχνικές για το χημικό διαχωρισμού του χαλκού, μολύβδου και κασσιτέρου. Η ανάπτυξη των μικροχημικών και σύγχρονων φασμα-

τοσκοπικών τεχνικών έφεραν ακόμη πιο κοντά τους φυσικούς επιστήμονες (χημικούς και φυσικούς) στο μουσειακό περιβάλλον. Οι τεχνικές, που χρησιμοποιούνται για την εξέταση αρχαιοτήτων και έργων τέχνης, πρέπει να είναι ευαίσθητες, εξειδικευμένες, γρήγορες και, κατά το δυνατόν, μη καταστροφικές.


Τομογραφία περουβιανής μούμιας

Η τομογραφία ακτίνων-Χ, που αναπτύχθηκε για ιατρικούς σκοπούς τη δεκαετία 1970 - 1980 έδωσε τη δυνατότητα συλλογής μίας μεγάλης ποσότητας πληροφοριών για μούμιες και το σκελετό τους όσο και για τα άλλα αντικείμενα, που υπήρχαν στο φέρετρό της (π.χ. [22,23]). Σε πολλές περιπτώσεις τέτοιων εξετάσεων ανακαλύφθηκαν ακόμη και σωματικές ατέλειες ή και ασθένειες, που οδήγησαν το συγκεκριμένο άτομο στο θάνατο.

Η εξέλιξη των υπολογιστικών τεχνικών οδήγησε περαιτέρω στη δυνατότητα ανάπλασης της εικόνας του προσώπου με βάση το σχήμα του κρανίου και ανθρωπομετρικά δεδομένα. Η μέθοδοι αυτοί χρησιμοποιούνται συχνά και για εγκληματολογικές μελέτες. Έτσι έγινε η ανάπλαση της μορφής μίας σειράς μουμιοποιημένων βασιλέων της αρχαίας Αιγύπτου, όπως και του Φιλίππου του Β' , του οποίου ο σκελετός βρέθηκε στη Βεργίνα.

Οι τεχνικές όμως, που χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο τα τελευταία χρόνια για τη διαπίστωση διαπίστωση της αυθεντικότητας και τη συλλογή πληροφοριών για τη συντήρηση έργων τέχνης, είναι οι διαφόρων τύπων αναλύσεις που βασίζονται στη χρήση επιταχυντών σωματιδίων.

Φωτ. Ανάπλαση του προσώπου αιγυπτιακής μούμιας (δυναστεία ΧΧΙΙ - ΧΧΙΙΙ (945-715 π.Χ.))

Εκτός από τη φασματοσκοπία μαζών με επιταχυντές (A.M.S.), που αναφέρθηκε προηγουμένως, η από φορτισμένα σωματίδια προτρεπόμενη εκπομπή ακτίνων-Χ (Particle - Induced X-ray Emission (P.I.X.E.)), ο οπισωσκεδασμός Rutherford (Rutherford Backscattering Spectroscopy (R.B.S.)), η ανάλυση με πυρηνικές αντιδράσεις (Nuclear Reaction Analysis (N.R.A.)), η από φορτισμένα σωματίδια προτρεπόμενη εκπομπή ακτίνων-γ (Particle - Induced γ-ray Emission (P.I.G.E.)) και ο συνδυασμός τους είναι μερικές από τις τεχνικές που χρησιμοποιούνται γι' αυτούς τους σκοπούς (π.χ.[26-28]).

Όταν η επιφάνεια ενός στερεού βομβαρδίζεται με φορτισμένα σωματίδια (π.χ. πρωτόνια, δευτερόνια ή σωματίδια-α υψηλής ενέργειας) σε επιταχυντές σωματιδίων λαμβάνουν χώρα διάφορες αλληλεπιδράσεις, όπως διεγέρσεις των ηλεκτρονίων των συστατικών του και εκπομπή των χαρακτηριστικών τους ακτίνων-Χ, σκεδασμοί σωματιδίων και πυρηνικές αντιδράσεις από τις οποίες παράγονται σωματίδια ή ακτινοβολία-γ. Τα προϊόντα αυτών των αλληλεπιδράσεων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ποιοτική και ποσοτική ανάλυση αλλά και, το κυριότερο, της σε βάθος κατανομής των επιμέρους στοιχείων στις επιφανειακές στοιβάδες του υλικού, πληροφορίες που δεν τις παρέχει η παραδοσιακή χημική ανάλυση 

Η PIXE, ένα ανάλογο της αναλύσεως με φθορισμό ακτίνων-Χ βρήκε τις περισσότερες εφαρμογές στη μελέτη αρχαιολογικών ευρημάτων και μουσειακών αντικειμένων. Πέρα από τις αποκαλύψεις απομιμήσεων, παραχαράξεων και πλαστογραφιών χειρογράφων, προηγουμένων επεμβάσεων και επικαλυμένων σχεδιασμάτων σε έργα τέχνης, η τεχνική προσφέρει πολύτιμες πληροφορίες στον συντηρητή (π.χ. σύσταση χρωστικών και νομισμάτων, μεταλλικών αντικειμένων και πάτινας κλπ).

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσίαζει επίσης η εφαρμογή της ακτινοβολίας του συχνότρου σε μεγάλες επιταχυντικές διατάξεις για τη διέγερση του φθορισμού ακτίνων-Χ [30, 31]. Γρήγορη και εξειδικευμένη για το πρόβλήμα μέτρηση, μικρό απαιτούμενο δείγμα, δυνατότητα 2D και 3D λήψης μετρήσεων και μικρή διάμετρος διεγειρουσας δέσμης είναι τα κυριότερα των πλεονεκτημάτων της τεχνικής. Έτσι, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας ενέργεια δέσμης ικανής να διεγείρει τις ακτίνες-Χ του αντιμονίου, που περιέχεται στη χρωστική "κίτρινο της Νεάπολης", αποκαλύφθηκε κάτω από τον πίνακα Grasgrond του Vincent van Gogh μία αυτοπροσωπογραφία του ζωγράφου [32].

Ο πίνακας Grasgrond του Vincent van Gogh με την αυτοπροσωπογραφία του ζωγράφου

Ιδιαίτερα χρήσιμη είναι, στην περίπτωση των σωματιδίων, η εστίαση της δέσμης σε περιοχές διαστάσεων της τάξεως των μερικών εκατομμυριοστών του μέτρου.

Φωτ. Ο πίνακας Grasgrond του Vincent van Gogh με την αυτοπροσωπογραφία του ζωγράφου

Σύγχρονα ηλεκτρομαγνητικά συστήματα εγκατεστημένα σε επιταχυντές σωματιδίων (σωματιδιακοί μικροαναλυτές, particle microprobes) επιτρέπουν τη λεπτομερή και επικεντρωμένη εξέταση και μελέτη αντικειμένων τέχνης εντός ή ακόμη και εκτός του θαλάμου κενού των επιταχυντών.

Στην Ελλάδα, παρά τις κάπως περιορισμένες πειραματικές δυνατότητες, έχουν πραγματοποιηθεί και πραγματοποιούνται μελέτες αρχαιολογικών ευρημάτων και έργων τέχνης χρησιμοποιώντας τις παραπάνω τεχνικές στον Επιταχυντη Tandem 5.5 MV του Ε.Κ.Ε.Φ.Ε. Δημόκριτος (π.χ [34-36]). Η εγκατάσταση ενός σωματιδιακού μικροαναλυτή, που βρίσκεται σε εξέλιξη και πρόκειται να περατωθεί πολύ σύντομα, σε συνδυασμό σύστημα, που επιτρέπει το συνδυασμό διαφόρων τεχνικών μετρήσεων, θα δόσει νέα ώθηση στην περιοχή αυτή της έρευνας καθώς επίσης και στην ανάπτυξη και εφαρμογή νέων τεχνικών (π.χ. [37]).

Με τα συστήματα αυτά θα μπορούν να αναλυθούν χρωστικές ουσίες πινάκων, μελάνια χειρογράφων, κεραμικά υλικά και μεταλλικά αντικείμενα χρησιμοποιώντας τον φ`θορισμό, που προκαλείται από το βομβαρδισμό των δειγμάτων με πρωτόνια ή σωματίδια-α (Ρ.Ι.Χ.Ε.) καθώς επίσης να μελετηθεί η 2D- και 3D κατανομή των διαφόρων στοιχείων σε επιφανειακές στοιβάδες υλικών με τη βοήθεια σκεδασμών και πυρηνικών αντιδράσεων με φορτισμένα σωματίδια (R.B.S.).

ΔΗΜΟΣΙΕΥΘΗΚΕ ΣΤΗΝ ΙΣΤΟΣΕΛΙΔΑ: http://www.e-telescope.gr - 19/3/2012

Ο συγγραφέας Παναγιώτης Μισαηλίδης είναι καθηγητής του τμήματος Χημείας του Α.Π.Θ. Το παραπάνω κείμενο παρουσιάστηκε ώς εισήγηση στο Σεμινάριο της Πολυτεχνικής Σχολής του Α.Π.Θ. «Διαγνωστικές τεχνικές στην επιστήμη της συντήρησης Έργων Τέχνης», Θεσσαλονίκη 17, 18, 19 Φεβρουαρίου 2012

Βιβλιογραφία

[1] W. D. Ehmann & D.E. Vance "Ραδιοχημεία & Πυρηνικές Μέθοδοι Αναλύσεως", Μακεδονικές Εκδόσεις, 1998

[2] S. Bowman, "Radiocarbon Dating: interpreting the Past", University of California Press, 1990

[3] H.E. Gove, "From Hiroshima to the Iceman", Institute of Physics Publications, London, 1999

[4] M. Suter, 25 years of AMS-a review of recent development, Nucl. Instr. Meth. B223-224 (2004) 139-148

[5] P. E. Damon, et al., Radiocarbon dating of the Shroud of Turin, Nature Vol. 337, No. 6208, pp. 611-615, 16th February, 1989

[6] M. S. Benford, J. G. Marino, Discrepancies in the radiocarbon dating area of the Turin shroud, Chemistry Today 26 (2008) 4-12.

[7] A. Ryman, "Tamed dogs may go back 33000 years", The Arizona Republic, 25 Ιανουαρίου 2012.

[8] W. Kutschera, W. Rom, Otzi the prehistoric iceman, Nucl. Instr. Meth. B164 (2000), 12-22.

[9] R. H. Tykot, Scientific methods and applications to archaeological provenance studies, Proceedings of the International School of Physics "Enrico Fermi" Course CLIV, M. Martini, M. Milazzo and M. Piacentini (Eds.), IOS Press, Amsterdam 2004, pp. 401-432.

[10] W. A. Lanford, Ion beam analysis of glass surfaces: Dating, authentication and conservation, Nucl. Instr. Meth. B14(1986)123-126

[11] J. E. Ericson, O. Dersch and F. Rauch, Quartz hydration dating, Journal of Archaeological Science 31 (2004) 883-902 .

[12] T. Calligaro et al., Dating of two crystal carvings by surface microtopography and hydrogen by ion beam analyses of hydrogen, Appl. Phys A 94 (2009) 871-878

[13] M. G. Aitken, "Thermoluminescence dating", Academic Press, 1985

[14] M. A. Sekkina, M. A. El Fiki, S. A. Nossair, N. R. Khalil, Thermoluminescence archaeo-logical dating of pottery in the egyptian pyramids zone, Ceramics - Silikαty 47 (2003) 94-99.

[15] A. P. Grimanis, N. Kalogeropoulos, V. Kilikoglou and M. Vassilaki-Grimani, Use of NAA in marine environment and in archaeology in Greece, J. Radioanal. Nucl. Chem. 219 (1997)177-185

[16] V. Kilikoglou, Y. Bassiakos, R. C. Doonan and J. Stratis, NAA and ICP analysis of obsidian from Central Europe and the Aegean: Source characterisation and provenance determination, J. Radioanal. Nucl. Chem. 216 (1997)87-93

[17] M. Kessissoglou, E. Mirtsou, P. Misaelides, G. Wolf, Analysis of archaeological amber from the Aghia Paraskevi cemetary, near Thessaloniki, by I.N.A.A. and I.R. spectrometry. J. Trace and Microprobe Techniques 7(1989)195

[18] http://isnap.nd.edu/Lectures/phys10262/art-chap2-10.pdf

[19] M. Schreiner et al., X-rays in art and archaeology - An overview, Advances in X-ray Analysis 47(2004)1-17.

[20] Junchang Yang, X-ray radiography applied to the study of the ancient manufacturing technique and the state of conservation of cultural relics, http://www.ndt.net/article/wcndt00/papers/idn672/idn672.htm

[21] S. C. Lima et al., Pre-hispanic ceramics analyzed using PIXE and radiographic techniques, Proc. of the 10th European Conference on Accelerators in Applied Research and Technology, P. Misaelides and M. Kokkoris (eds), Nucl. Instr. Meth. B 269(2011)3025-3031.

[22] http://www.isas.illinois.edu/atam/research/conservation/conservation_fudomyoo.html

[23] D. Nasaw and M. Danzico, BBC News Magazine, Washington, 28 October 2011, http://www.bbc.co.uk/news/magazine-15486720

[24] M. Rossi et al., Investigation of small Egyptian mummies by 3D computer tomography, http://www.ndt.net/article/wcndt00/papers/idn264/idn264.htm

[25] F. Cesarini et al., Facial reconstruction of a wrapped Egyptian mummy using MDCT, AJR 183(2004)755-758

[26] J. Salomon et al., Present and future role of ion beam analysis in the study of cultural heritage materials: The example of the AGLAE facility, Nucl. Instr. Meth. B266(2008)2273-2278

[27] L. Beck et al., IBA techniques: Examples of useful combinations for the characterisation of cultural heritage materials, Proc. of the 10th European Conference on Accelerators in Applied Research and Technology, P. Misaelides and M. Kokkoris (eds), Nucl. Instr. Meth. B 269 (2011) 2999-3005.

[28] J. Jarjis, Ion-beam archaeometry: Technological assessment of ancient and medieval materials, in P. Misaelides (eds), Application of Particle and Laser Beam in Materials Technology, Kluwer, Dordrecht, NATO ASI Series, Volume E 283, 1995, pp 443-461.

[29] J. R. Bird and J.S. Williams (eds), "Ion beams for materials analysis", Academic Press, London, 1989

[30] K. Janssens et al.: Use of microscopic XRF for non-destructive analysis in art and archaeometry, X-ray Spectrometry 29(2000)73-91

[31] P. Frederickx et al., EPMA and μ-SRXRF analysis and TEM-based microstructure characterization of a set of Roman glass fragments, X-Ray Spectrom. 33(2004) 326-333.

[32] J. Dik et al., Visualization of a lost painting by Vincent van Gogh using synchrotron radiation based X-ray fluorescence elemental mapping, Anal. Chem 80(2008)6436-6442.

[33] http://labec.fi.infn.it/ubeam/index.html

[34] E. Aloupi et al., Pigment analysis of wall paintings and ceramics from Greece and Cyprus. The optimum use of X-ray spectrometry on specific archaeological issues, X-Rat Spectrom. 29 (2000) 18-24

[35] F. Noli, P. Misaelides, M. Kokkoris, Investigation of natural and artificially produced copper patina layers using ion-beam analysis techniques, Proc. of the Nuclear and Related Techniques Conference, La Habana, Cuba, October 2003.

[36] D. Sokaras et al., The new external ion beam analysis setup at the Demokritos Tandem accelerator and first applications in cultural heritage, Nucl. Instr. Meth. B269(2011)519-527

[37] A.-G. Karydas et al., 3D Micro PIXE?a new technique for depth-resolved elemental analysis Journal of Analytical Atomic Spectrometry 22 (2007) 1260-1265.

 

Τελευταία Ενημέρωση στις Τρίτη, 17 Απρίλιος 2012 23:23  

ΑΝΑΖΗΤΗΣΗ

ΜΕΓΑΛΕΣ ΑΝΑΚΑΛΥΨΕΙΣ

1914

Διατυπώνεται η άποψη ότι η Γη αποτελείται από δύο στρώματα, τον σκληρό μανδύα και τον πυρήνα.

Μαθητικο Συνεδριο Πληροφορικης

ΑΦΙΕΡΩΜΑ ΕΡΤ Συνεδρίο

This page require Adobe Flash 9.0 (or higher) plug in.

SPOT Τεχνικού Μουσείου

This page require Adobe Flash 9.0 (or higher) plug in.