Per la prima volta, sono state prese immagini in 3 dimensioni realizzate con i neutroni di rari reperti archeologici all'ORNL. Manufatti in bronzo e ottone scavati presso l'antica città di Petra, in Giordania, sono stati recentemente ripresi in 3 dimensioni usando i neutroni presso HFIR di CG-1D strumento Neutron Imaging. I dati che sono attualmente in corso d'analisi daranno per la prima volta una risposta ad archeologi e storici dell'antichità, su intuizioni altrimenti totalmente inaccessibili relative alla fabbricazione e alla vita di culture che un tempo occupava gli insediamenti all'interno dell'impero romano, Medio Oriente, e periodo coloniale del New England.

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I campioni che sono stati fotografato in 3-D nel mese di agosto è venuto dalle collezioni dell'Istituto Joukowsky di Archeologia e del mondo antico presso la Brown University. Essi comprendono un elaborato appeso lampada ad olio in bronzo, una moneta romana di grandi dimensioni, e - cosa più affascinante - una figura di cane in piedi, che avrebbe potuto essere sia una dedizione religiosa o forse un giocattolo. Anche se la loro provenienza originaria è sconosciuta, sono tutti ottimi esempi di metallo comune reperti dell'antichità.

Principal Investigator Krysta Ryzewski, assistente professore di Antropologia presso la Wayne State University e il suo co-PI Brian W. Sheldon, professore di ingegneria presso la Brown University in prestito i manufatti per lo studio del Prof. Susan E. Alcock, direttore della Brown Joukowsky Institute.

Dal 2008, il team ha fatto l'imaging bidimensionale di lega di rame (bronzo e ottone) artefatti sia da Petra e da Greene Farm, un periodo di piantagione coloniale nel Rhode Island. I campioni comprendono manufatti della vita quotidiana: una fibbia di abbigliamento, un coltello, e alcuni componenti hardware di costruzione. Un oggetto circolare da Petra era così corroso che è stato non identificabile. Ma quando è stato ripreso con neutroni, sotto era un pezzo di gioielleria, probabilmente un orecchino. Petra è più famosa come centro commerciale nei tempi antichi, che collega il mondo mediterraneo di luoghi lontani come India e Cina. E 'stata la capitale di un regno indipendente dei Nabatei, fino a quando l'imperatore Traiano lo ha inserito negli impero romano nel II all'inizio del secondo secolo.

Le immagini prima e l'analisi ha risolto alcune questioni di identità dell'oggetto e sollevato molti nuovi sulle tecniche e materiali che gli artigiani in passato usato per fare questi oggetti. "Possiamo anche esaminare alcuni oggetti (come il coltello o la lampada in bronzo) per cercare tracce residue del petrolio una volta bruciato nella lampada, o quello che è stato usato il coltello per tagliare", dice Ryzewski.

"Ho imparato prima degli strumenti di neutroni sviluppo di imaging a Oak Ridge nelle mie conversazioni con Hassina Bilheux (scienziato strumento principale del CG-1D). All'epoca ero un borsista post-dottorato in archeologia e ingegneria alla Brown. Ho partecipato a una immagine di neutroni workshop a SNS nel novembre 2008, e divenne l'archeologo solo di far parte del team di sviluppo dello strumento VENUS. Brian Sheldon alla Brown si unì poi. Abbiamo collaborato su tutti gli esperimenti con Hassina presso la SNS e HFIR ", ha detto .

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Il raggio di imaging di neutroni è un enorme passo avanti per questi studiosi. "Gli archeologi e gli scienziati possono ottenere informazioni relativamente poco la produzione di archaeomaterials, oggetti antichi e materiali fromwhich sono costruiti, dalle superfici esterne da sola", dice Ryzewski. "Resoconti storici Pochissimi descrivere la costruzione di tali oggetti e archaeomaterials, bronzi antichi o recipienti di ceramica. L'unica fonte di informazioni su come questi oggetti sono stati costruiti deriva dalla loro proprietà materiali e composizione".

Oggetti archeologici sono rivisti come unico risorse culturali. Precedente analisi spesso comportato l'estrazione di un campione da un tale oggetto, il che significava danni e distruzione a volte anche all'ingrosso di un artefatto, in modo che possa essere montato in modo efficace per l'analisi. Necessariamente il trattamento conservativo degli analisti 'di archaeomaterials lasciato aperte molte questioni.

Imaging oggetti archeologici in modo completo e sistematico con neutroni solo è diventato possibile con lo sviluppo del CG-1D beamline Prototype. L'attivazione di analisi di neutroni e di imaging di neutroni a Oak Ridge significa studiosi possono ora effettuare dettagliate analisi non distruttiva di campioni. "Oggigiorno esistono una vasta gamma di oggetti archeologici e le domande una ricerca sulla storia antica e lo sviluppo tecnologico, che possono ora essere poste", dice Ryzewski. "Il CG-1D linea di fascio ci ha offerto un'alternativa preziosa per l'esecuzione non distruttiva, non invasiva analisi".

CG-1D dati possono rivelare le materie prime utilizzate, le tecniche di fabbricazione, lo sviluppo storico di leghe e materiali compositi, origine geologica di minerali e argilla. Dal punto di vista culturale, i ricercatori possono conoscere le attività della vita quotidiana che tali oggetti serviti per la gente antica. "Gli archeologi può ora cominciare a ricostruire con precisione le reti passate e modelli di estrazione delle risorse, il commercio e lo scambio, l'impatto ambientale delle attività industriali sui paesaggi antichi, e la trasmissione delle tradizioni artigianali di produzione nel tempo", Ryzewski dice. "Questi sono alcuni dei tipi di domande che la nostra ricerca e le sperimentazioni sono state progettate per affrontare".

L'imaging tridimensionale di neutroni e l'analisi quantitativa si verifica in uno strumento che è un tempo di volo linea di fascio, con un elicottero per la produzione di impulsi di neutroni a prendere non invasiva immagini. Neutroni, piuttosto che raggi X fare il lavoro.

"Parte del nostro lavoro iniziale è stato quello di testare i parametri dello strumento e il modo in cui potrebbe essere necessario modificare la strumentazione per soddisfare i manufatti - che tendono a essere variabile nella composizione, dimensione e densità, " ha detto Ryzewski.

"Abbiamo anticipato che ci sarebbe in grado di vedere sotto la superficie e trovare le prove di fasi di produzione (cuciture stampo), impurità o altre inclusioni organiche nei metalli (pseudomorphs), residui da utilizzare gli oggetti ', e gli elementi microstrutturali o compositivi". I loro dati sono ancora in fase di elaborazione, ma i risultati preliminari della lampada in bronzo suggeriscono che essi saranno in grado di vedere ed esaminare aspetti di tutte queste aree di interesse, una volta che il 3-D dati compilati.

"Il nostro lavoro è ancora agli stadi iniziali. Speriamo di rivedere questi oggetti in cicli di test nel 2012. Faremo espandere la nostra base di esempio per altri tipi di manufatti in metallo, forse qualche scavati dai naufragi. Speriamo di esaminare in ceramica artefatti pure.

Più in generale, gli studiosi potrebbe essere in grado di offrire informazioni agli scienziati che si specializzano nella conservazione e stabilizzazione delle collezioni museali. Altri risultati possono fornire indicazioni sul comportamento dei materiali di interesse per la scienza dei materiali. "Ogni round di esperimenti solleva molte domande più sui materiali in oggetto e sulla stessa strumentazione", ha detto Ryzewski.

Questo autunno i ricercatori tornare a HFIR all'immagine alcuni degli oggetti di bronzo per Bragg-edge picchi di tali materiali. Collaborare con Ryzewski e Sheldon, sono Bilheux e Lakeisha Walker di SNS, Susan Herringer, uno studente di dottorato in Scienza dei Materiali Ingegneria alla Brown, e l'Istituto Joukowsky alla Brown.

Il gruppo pubblicherà i risultati in entrambe le scienze archeologiche e neutroni pubblicazioni accademiche. Essi presenteranno i loro risultati iniziali nel corso del congresso della Società americana per le riunioni Archeologia, a Memphis, il prossimo aprile.

Fornito da Oak Ridge National Laboratory