سرشت علم(۲۸): نمونه ی کاربردی – آزمون های تخریب نکننده ی تاریخ گذاری یا عمرسنجی

جمعه, ۲۵ام آبان, ۱۳۹۷
اندازه قلم متن

دکتر ریموند رخشانی *

مقاله و فایل صوتی بیست و هشتم:

مُسلما ازبین­ بردنِ یک کارِ هنری و یا مَتنی کُهن جَهتِ یافتن اینکه واقعی‌ یا تقلبی­ ست، خردمندانه نیست[۱]. اما امروزه با بکارگیری ابزار‌های مدرنِ[۲] اتمی‌ و با بمباران نوترونی­ کردن[۳]  کارهای هنری رنگ یا جوهر هر کاری را به درجه ­ای از برانگیختگی­ هسته ­ای می‌‌ رسانند و قدمتِ آن کار هنری را ارزیابی می ‌‌کنند.[۴]

  • برای بازسازیِ مجددِ تاریخ از طریقِ ابزار‌های اتمی‌ می­ بایستی که روش‌ هایی‌ را بوجود آورد تا اتم‌ ها را شناسایی کرده و آن‌ها را شمرد[۵].
  • با بکارگیری تشعشعاتِ الکترومغناطیسی‌ و نوترون ­ها می‌‌توان اتم‌ ها را در جای خود برانگیخته­ کرد تا فوتون ‌ها و ذراتِ ویژه­ ی خود را آزاد کنند[۶].
  • بدینوسیله می‌‌ توان آنها را با بکارگیریِ روش ‌هایِ علمی‌ و ابزار‌هایِ فنی‌ بدون اینکه به موادِ خود آن اثر یا به آن کارِ هنری صدمه ­ا­ی بزند شناسایی کرد. چنین روشِ آزمونی تخریب­ نکننده سال­ هاست که موردِ استفاده قرار می‌‌ گیرد.

آنالیز تخریب ­نکننده[۷] مواد می ‌‌تواند مستقیماً و بی­ هیچ شبهه­ ای اتم‌ ها و ملکول ‌های آنها را آشکار سازد.

  • با بمبارانِ نوترونی اجسام موردِ مطالعه یا می ‌‌توان هسته ­ی ­مرکزی آنها را برانگیخته­ کرده تا اشعه­ ی گاما تشعشع کنند و یا می ‌‌توان هسته ­ی­ مرکزی آن مواد را رادیوآکتیو کرده تا مطابق با زمان­ بندی ­ای مشخص دچارِ واپاشی یا فروکاهی شود[۸].
  • بزرگترین امتیازِ نوترون به دیگر ذراتِ کوچک ­تر از اتم یا زیر­اتمی[۹]‌  در خنثی بودن نوترون است که بسادگی در هسته ­ی­ مرکزی اتم‌ های مواد می ‌‌تواند نفوذ کند.

البته مشکل نخستین، تولید و درست ­کردنِ نوترون ‌های آزاد است.

  • نوترون‌ های آزاد با نیم­ عمری[۱۰] برابر با ده دقیقه به پروتون و الکترون واپاشیده یا فروکاسته می‌‌ شوند. بنابراین لازم است که نوترون ‌ها را در نزدیکی‌ کار یا اثرِ موردِ مطالعه تولید کرد.
  • از آن گذشته مناسب ‌ترین نتایج هنگامی به ­دست می ‌‌آید که سرعتِ نوترون‌ ها با سرعتِ اتم‌ های موردِ مطالعه (جهت تهییج اتم‌ ها) یکسان شود و چنین کاری نیاز به زمان دارد که داشتن تنها ده دقیقه در آن فرآیند، خود چالشی بزرگ بوده ­است.
  • ابزار‌های اولیه دانشمندان برای تولیدِ نوترون از طریقِ بمباران عناصرِ سبک ­تر بر هسته­ ی­ مرکزی هلیوم بود، برای نمونه           هلیوم + بریلیوم = کربن + نوترون.
  • اما چنین فرآیندی نوترون ‌هایی با انرژیِ بالا در طیفِ ولتاژی مگاالکترونی‌ درست می‌‌ کرد و نیاز بدان­ بود تا قبل از استفاده و درهم­ کنش با مواد موردِ مطالعه ولتاژ آن­ ها کاهش یابد.
  • بالاترین میزانِ تولیدِ نوترونیِ آن فرآیند هم ۱۰ میلیون نوترون بر هر سانتیمتر مربع در ثانیه بود.
  • با ابزارهای مدرن ­تر و رآکتور‌های هسته ­ای کنترل ­شده[۱۱] و بکارگیری عناصر سنگین ­تر تولیدِ نوترونی به حدودِ ۱۰۰ تریلیارد نوترون بر هر سانتیمتر مربع در هر ثانیه افزایش یافته است.
  • نتیجتاً می ‌‌توان با هدف ­قراردادنِ سطحِ مقطعِ بسیار کوچکی از هر کارِ هنری هسته ­ی اتمی‌ آن را برانگیخته­ کرد. (پی­نوشت ح)

هنگامیکه کاری هنری یا متنی کهن با بکارگیریِ این روش علمی‌ و ابزار فنی‌ موردِ بمبارانِ نوترونی قرار می‌‌ گیرد[۱۲]، اشعه‌ های گاما، از موادِ مختلفِ استفاده­ شده در آن کارِ هنری، گسیل می ‌‌شوند و هر یک از ایزوتوپ­ ها نیز نیم­ عمر خود را دارند.[۱۳]

  • ایزوتوپ‌ ها در این فرآیند واپاشی یا فروکاهیِ بتایی دارند و الکترون و یا پوزیترون (ضدّ الکترون) تشعشع می‌‌ کنند.
  • با قراردادن فیلم اشعه ­ی ایکس در مقابلِ آن کار هنری به فواصلِ چند روز متوالی، تصویر تشعشعِ هریک از ایزوتوپ‌ ها از طریقِ نیم­ عمر‌شان شناسایی و تاریخ گذاری یا عمرسنجی می‌‌ شود[۱۴].
  • از این طریق درستی و واقعی‌ یا تقلبی ­بودنِ کارِ هنری یا بخش‌ های اضافه ­شده بر هر بخش دیگری شناسایی می‌‌ شود[۱۵].
  • در مواردی حتی اگر نقاشی و یا تصویری زیرِ نقاشیِ رویی باشد آشکار می ‌‌شود بدون اینکه به کارِ هنری صدمه­ ای زده شود.
  • در دهه­ های اخیر با استفاده از این روش­ ها تقلبی بودن کار‌های هنری را بسادگی ارزیابی کرده ­اند[۱۶].

می‌‌ توان هم از طریق اشعه ­ی ایکس ترکیبِ اتمی‌ موادِ سازنده یا تشکیل ­دهنده ­ی[۱۷] هر کارِ هنری را تشخیص داد.

  • اشعه ­ی ایکس از کارِ هنری گذر کرده تصویرِ مواد بر روی فیلمی (شبیه به فیلم مورد استفاده­ ی دندان­ پزشک­ ها) تصویرنگاری می‌‌ شود.
  • از آنجا که انرژی پیوندیِ[۱۸]  هر الکترونی‌ در اتم هر عنصری متفاوت است با اندازه­ گیری انرژیِ جذب­ شده بر فیلمِ اشعه ­ی ایکس، اتم‌ هر عنصری شناسایی می ‌‌شود.

در مواردی حتی با استفاده از نور فرا یا ماورأبنفش اتم ‌های سطحِ کار هنری آشکار و شناسایی می‌‌ شوند[۱۹].

  • فوتون ‌های فرا یا ماورأبنفش؛ الکترون‌ های سطحِ کار هنری را به تهییج و حرکت در می ‌‌آورند؛ و این الکترون‌ های برانگیخته ­شده فوتون‌ های بصری و نور تابشی شبتاب[۲۰]  تولید می‌‌ کنند.
  • رنگ ­روغن ‌های موردِ استفاده در نقاشی ‌ها و بسیاری موادِ دیگر چنین خصوصیتی را دارند.
  • البته با کهنه­ ترشدنِ هر کارِ هنری میزان اینگونه تابش کمتر می ­شود.
  • همین روش برای شناسایی برخی‌ از کارهای هنریِ رامبرانت[۲۱]  موردِ استفاده قرارگرفته و در مواردی چهار لایه­ ی نقاشی در آنها ردیابی شده است.

برای مطالعه­ ی نقاشی ‌های کهن غارها، تاریخ گذاری یا عمرسنجی چالش بزرگی‌ است.

  • روش‌ های تاریخ گذاری یا عمرسنجی برای ارزیابی موادِ غیرارگانیک  کار نمی­ کنند.
  • انسان‌ های اولیه برای کشیدنِ نقاشی‌ها در غار‌ها اغلب از موادِ ارگانیک مانند خون، تخم ­مرغ یا تخمِ دیگر حیوانات، روغن‌ های حیوانی‌ یا گیاهی، شیر، عسل، چربی‌ و غیره در بخش‌ هایی‌ از تصاویر استفاده کرده ­اند[۲۲].
  • این موادِ ارگانیک از طریقِ روشِ تاریخ گذاری یا عمرسنجی کربن – ۱۴[۲۳] بسادگی ارزیابی شده­ اند.
  • مشکل اصلی‌ در جدا کردن کربنِ ارگانیک مواد از کربنِ غیرارگانیک نهفته در سنگ ­آهک‌ های (CaCO۳)دیواره­ ی غارهاست.
  • در برخی‌ موارد وجودِ لانه ­زنبور‌های ساخته­ شده بر دیواره‌ ها که ذراتِ گرده‌ های گیاهی در خود داشتند این مشکل را ساده کرد و از طریق فرآیندِ آنالیز یا فراکافتِ گرده ­ای[۲۴]  مستقلا ارزیابی شد.
  • تاریخ گذاری یا عمرسنجی کربن – ۱۴ گرده ‌ها هم تاریخِ ساختِ لانه‌ ها را آشکارکرده، با روش ­های دیگر تاریخ گذاری مواد موردِ مطالعه­ ی مقایسه­ ای[۲۵]  قرار می ‌‌گیرند.
  • اینگونه تاریخ گذاری یا عمرسنجی ­‌‌های اتمی‌ گرده­ ها حتی شرایطِ آب ­وهوایی آن زمان را هم آشکار می ‌‌سازند[۲۶].
  • تصویر غار‌هایی‌ در سوییس (۳۵۰۰۰ سال،) در استرالیا (۱۷۰۰۰ سال) و در آمریکا (۳۸۰۰۰ سال) با بکارگیری این روش‌ ها تاریخ گذاری یا عمرسنجی شده­ اند.

دانشمندان امروزی با بکارگیری ابزار‌هایِ نوین و استفاده از نوترون‌ ها و فوتون­ ها، اتم‌ های موادِ استفاده ­شده در کار‌هایِ هنری کهن را برانگیخته­ کرده، تغییر می ‌‌دهند و از این طریق به نحوی تخریب­ نکننده آنها را قدمت ­زنی ­ای دقیق می ‌‌کنند[۲۷]. اینروزها با بکارگیری ابزار‌هایِ اتمی‌ آثارِ تاریخی و حتی پیشاتاریخیِ بشر عمرسنجی شده[۲۸]، تاریخِ انسان‌ های نخستین هرچه دقیق ­تر موردِ ارزیابیِ مجدد واقع می‌‌ شود.

———————————————

[۱]

همانگونه که در دیباچه ی کتاب زیر آمد، در میان بخش‌ های به هم مرتبط این کتاب، یاداشت‌ ها و نوشته‌ هایی‌ با عنوان­ های “نمونه‌ های کاربردی” قرارگرفته ­اند که در بیشتر موارد به جنبه‌ های اجرایی و به سرمشق‌ های پیاده­ سازی و به نمونه ‌های کاربردی موضوع‌ های علمی‌ می‌‌ پردازند.

[۲]

Rakhshani, Raymond. Origins of Modernity. Even Development in the Evolution of Science and Technology. South Carolina: CreateSpace, A Division of Amazon Publishing, 2011.

[۳]

neutron bombardment causing nuclear excitement

[۴]

Cotter, M.J. Neutron Activation Analysis of Paintings. American Scientist 69 (January – February 1981)

[۵]

Williams, Robert. C. The Forensic Historian: Using Science to Reexamine the Past. Routledge, 2013.

[۶]

Loveland, Walter, D. and Morrissey, David, J. and Seaborg, Glenn, T. Modern Nuclear Chemistry. Wiley, 2017.

[۷]

non-destructive analysis

[۸]

Siegbahn, K. Alpha-, Beta-, and Gamma-Ray Spectroscopy. North Holland, 2012.

[۹]

sub-atomic particles

[۱۰]

Arbesman, Samuel. The Half-Life of Facts: Why Everything We Know Has an Expiration Date. Amazon Publishing Company, LLC, 2012.

[۱۱]

controlled nuclear reactors

[۱۲]

Weaver, K. A. and Office of Scientific & Technica Informa, U.S. DOE. Neutrons from Deuteron Bombardment of Light Nuclei. BiblioScholar, 2013.

[۱۳]

Taft, W.S. and Mayer, J.W. and Newman, R. and Stulik, D. and Kuniholm, P. The Science of Paintings. New York: Springer, 2001.

[۱۴]

Thorne, Anne, P. Spectrophysics. Chapman and Hall, 2013.

[۱۵]

Amore, Anthony, M. The Art of the Con: The Most Notorious Fakes, Frauds, and Forgeries in the Art World. St. Martin’s Press, 2015.

[۱۶]

Gopalan, Kunchithapadam. Principles of Radiometric Dating. Cambridge University Press, 2017.

[۱۷]

atomic composition of the constituents

[۱۸]

bonding energy

[۱۹]

Ozaki, Yukihiro, and Kawata, Satoshi. Far- and Deep-Ultraviolet Spectroscopy. Springer, 2016.

[۲۰]

fluorescent

[۲۱]

Rembrandt

[۲۲]

Williams, Robert, C. The Forensic Historian: Using Science to Re-examine the Past. Routledge, 2013.

[۲۳]

carbon-14 dating

[۲۴]

pollen analysis

[۲۵]

comparative study

[۲۶]

Texiera Guerra de Mendonca, Maria Lucia, and Patinatti Da Cruz, Rosana. Carbon-14 Dating by Liquid Scintillation Method with CO2 Absorbed. LAP Lambert Publishing Company, 2014.

[۲۷]

Lin, Bryan. Radiometric Dating. NY Research Press, 2015.

[۲۸]

Latchana Kenney, Karen. Extreme Longevity: Discovering Earth’s Oldest Organisms. Twenty-First Century Books, 2018.

————————————————————–

بخش ۱ این نوشته

بخش ۲ این نوشته

بخش ۳ این نوشته

بخش ۴ این نوشته

بخش ۵ این نوشته

بخش ۶ این نوشته

بخش ۷ این نوشته

بخش ۸ این نوشته

بخش ۹ این نوشته

بخش ۱۰ این نوشته

بخش ۱۱ این نوشته

بخش ۱۲ این نوشته

بخش ۱۳ این نوشته

بخش ۱۴ این نوشته

بخش ۱۵ این نوشته

بخش ۱۶ این نوشته

بخش ۱۷ این نوشته

بخش ۱۸ این نوشته

بخش ۱۹ این نوشته 

بخش ۲۰ این نوشته 

بخش ۲۱ این نوشته 

بخش ۲۲ این نوشته

بخش ۲۳ این نوشته

بخش ۲۴ این نوشته

بخش ۲۵ این نوشته

بخش ۲۶ این نوشته

بخش ۲۷ این نوشته

—————–

* دکتر ریموند رخشانی در باره خودش:

من ریموند رخشانی هستم و حوزه کارشناسی من مهندسی‌ سیستم‌ها است، و تخصص من در بکارگیری اندیشه سیستمی‌ برای انتقال فن آوری و اجرا و پیاده سازی تولید فراورده‌های نوین می‌‌باشد. در این سلسله از مقالات و فایل‌های صوتی کوشش می‌‌کنم که علم مدرن را از پایه به دوستان معرفی‌ کنم.


به کانال تلگرام سایت ملیون ایران بپیوندید

هنوز نظری اضافه نشده است. شما اولین نظر را بدهید.