Zderzacz cząsteczek w służbie archeologii

Rozwój fizyki oraz badania cząstek subatomowych mogą przyczynić się do rozwiązania problemów innych dziedzin nauki, w tym archeologii. Wytwarzając przy pomocy synchrotronu światło 10 miliardów razy silniejsze niż słońce, możemy „rozjaśnić” nieco starożytne tajemnice, zaklęte w antycznych tekstach.

Zwany także Diamentowym Źródłem Światła, brytyjski Diamentowy Synchrotron, jest jednym z kilku działających na świecie urządzeń tego typu. Synchrotron jest rodzajem akceleratora subatomowych cząsteczek, które krążą zamknięte w cylindrycznym korytarzu, osiągając finalnie prędkość zbliżoną do prędkości światła.

Największym synchrotronem na świecie jest Wielki Zderzacz Hadronów, jednak od brytyjskiego akceleratora różni się tym, że przyspiesza protony, podczas gdy ten pierwszy elektrony. Powstałe w efekcie przyspieszenia niezwykle wydajne światło, może mieć wiele potencjalnych zastosowań w nauce.

W jak sposób działa urządzenie?

Odpowiednio przyśpieszone elektrony zostają wprowadzone do komory cyrkulacyjnej, gdzie dalej przyspieszają do prędkości blisko 3 giga elektrowoltów. Następnie cząsteczki są wprowadzane do kolejnego cylindra, gdzie przy pomocy pola magnetycznego, wytworzonego przez magnesy, osiągają prędkość zbliżoną do światła, a co za tym idzie również je generują.

Nie jest to jednak zwykłe światło – nie dość, że urządzenie wytwarza promień w całym spektrum świetlnym , dodatkowo emitowane są także mikrofale oraz promienie rentgena. W efekcie uzyskujemy fenomenalnie jasne światło – 10 miliardów (!) razy jaśniejsze niż słonce i 100 milionów razy silniejsze promienie rentgenowskie niż standardowo używane w medycynie.

Powstałą w ten sposób energię świetlną można wykorzystać do szeregu badań, w tym do obserwacji obiektów na poziomie atomowym. Jednym z potencjalnych zastosowań jest również wykorzystanie go do odczytania starożytnych tekstów, które do tej pory były spowite tajemnicą.

Mimo, iż samo znalezienie starożytnego zwoju jest już osiągnięciem dla archeologów i antropologów, często teksty są zbyt delikatne lub zwyczajnie zniszczone, aby móc je odczytać. Wykorzystując diamentowy synchrotron można rozwiązać ten problem. Technologia zastosowana w urządzeniu pozwala bowiem odczytać zawartość książki nawet bez jej otwierania.

Generowane przez urządzenia promieniowanie X jest na tyle potężne, że pozwoli naukowcom stworzyć trójwymiarowy model książki. Przy pomocy technologii obrazowania komputerowego archeolodzy będą zdolni do rozdzielenia od siebie poszczególnych warstw otrzymanego obrazu, rekonstruując każdą po kolei stronę tekstu. Jako, że większość starożytnych tuszy bazowała na żelazie, zastosowanie promieni rentgenowskich pozwoli na oddzielenie cząsteczek tuszu od pergaminu, tworząc tym samym obraz.

Podobna technika była używana do rozszyfrowania zwojów znalezionych w okolicach Morza Martwego, które naukowcy obawiali się badać, ze względu na ich zły stan. Teraz dzięki poprawie warunków odczytu wiele ksiąg i manuskryptów będzie mogło zostać rozszyfrowane, odsłaniając przed naukowcami tajemnice starożytnych kultur.

Wiele starożytnych tekstów pisanych był na zwierzęcych skórach. Z czasem kolagen zawarty w tkankach zamienił się w żelatynę, powodując pogorszenie się pergaminu. Używając diamentowego synchrotronu naukowcy będą w stanie określić, w jakim stopniu doszło do przemiany kolagenu, a przez to, w jakim stopniu uszkodzony jest zwój. Wiedza może pomóc również w opracowaniu nowych metod przechowywania i konserwacji starożytnych tekstów oraz odzyskania tych, które z powodu czynników zewnętrznych, nauka uznała za stracone.

Co ciekawe w minionym roku Polska wzbogaciła się o swój własny synchrotron, wybudowany w Krakowie na terenie kampusu Uniwersytetu Jagiellońskiego. Pod koniec roku urządzenie został uruchomione, dzięki czemu już za kilka miesięcy możliwe będą do przeprowadzania pierwsze eksperymenty.