Синхротроны осветили прошлое

Комплекс синхротрона Diamond Light Source в окрестностях города Оксфорда (Великобритания). Фото Diamond Light Source

В рамках Международного года света и световых технологий в Атриуме Государственного Эрмитажа в Санкт-Петербурге состоялась лекция генерального директора британского синхротрона Diamond Light Source, профессора Эндрю Харрисона «Синхротроны: освещая прошлое. Как технологии XXI века помогают заново открывать наше культурное наследие». Лекция была посвящена уникальным возможностям ускорителей элементарных частиц – синхротронов, которые работают как гигантские мощные микроскопы. Послойно проникая внутрь образцов и не разрушая их, синхротронное излучение, генерируемое на этих установках, позволяет изучать органический и неорганический мир, в том числе предметы искусства и археологические находки.

Национальный синхротрон Великобритании Diamond Light Source расположился в окрестностях города Оксфорда (Великобритания). В 2007 году он был официально открыт ее величеством королевой Великобритании Елизаветой II, и на сегодняшний день его пользовательская база насчитывает 8 тыс.человек. Diamond – это самый крупный в мире научный ускоритель средней энергии. Данная установка разгоняет электроны до скорости, близкой к скорости света, при которой электроны излучают свет в 10 млрд раз ярче солнечного (синхротронное излучение). Синхротронное излучение уникально не только с точки зрения своей яркости, но и тем, что оно позволяет работать со светом в диапазоне от инфракрасного до рентгеновского.

Diamond по праву считается одним из лучших комплексов в мире для проведения научных исследований в области сохранения культурно-исторического наследия и поддерживает целый ряд проектов в этом направлении: от исследований костей динозавров до бесценных произведений живописи и исторических зданий. Здесь проводились исследования Кумранских рукописей и орудий труда эпохи неолита. На базе Diamond регулярно изучаются как уже существующие, так и потенциальные новые химические средства для консервации артефактов и предметов искусства. Диапазон проводимых здесь исследований в области консервации весьма широк.

Пожалуй, наибольшую известность получил проект консервации военного корабля эпохи Тюдоров (XVI век) «Мэри Роуз», принадлежавшего флоту короля Генриха VIII. Корабль затонул 470 лет назад и был поднят на поверхность в 1982 году, после чего сразу начал разрушаться. На базе Diamond ученым удалось исследовать химические процессы, стоящие за разрушением, а также определить химический состав материалов, из которых был сделан корабль. Вся эта информация помогла реставраторам правильно подобрать методы для стабилизации состояния этого уникального судна. Так, содержавшаяся в древесине вода была постепенно заменена полимером – полиэтиленгликолем (PEG). С 2013 года вода была полностью выведена из древесины. Сегодня «Мэри Роуз» экспонируется в историческом доке города Портсмута на южном побережье Великобритании.

Еще один удивительный пример использования синхротронного излучения связан с британским живописцем-пейзажистом Уильямом Тернером. Ученые использовали спектроскопию на базе Diamond для изучения механизмов разрушения пигмента, известного под названием «прусский синий». Тернер активно использовал его для изображения воды в своих картинах: с течением времени синие участки полотен стали выцветать. Образцы «прусского синего» исследовались в пучках синхротронного излучения в разных средах. В результате ученые пришли к выводу, что кислород не играет существенной роли в процессе разрушения пигмента.

Лекция профессора Харрисона была организована Государственным Эрмитажем, отделом науки и инноваций посольства Великобритании в Москве и генеральным консульством Великобритании в Санкт-Петербурге. Надо заметить, что британский синхротрон Diamond хорошо известен и российскому научному сообществу: Diamond объединяет многолетнее сотрудничество с учеными Курчатовского института в Москве и Института ядерной физики им. Будкера в Новосибирске.