Jaderná fyzika a kulturní dědictví

Vladimír Wagner

ÚJF AVČR Řež a FJFI ČVUT Praha

„Ať jakkoli jsme zaujati dneškem, ať jakkoli jsme myšlenkami, city i činy zakotveni v přítomnosti, nic to nemění na faktu, že tvoříme pospolitost též s dědy a pradědy, jedna země a jedno dědictví nás pojí s lidmi dávno zpráchnivělými. Z mlhavých dálek věků se přes propast času klene most, jehož druhý pilíř tkví ve vzdálených dobách budoucích, a my po tom mostě kdesi uprostřed jdeme. Neseme si životem zkušenosti předchozích pokolení. Každý z nás v sobě chováme celá staletí, ba tisíciletí. A tak aniž si to uvědomujeme, jsme si blízko, velmi blízko s lidmi, které jsme nikdy nepoznali .“

Petr Hora: Toulky českou minulostí

Již delší dobu se stále zvyšuje snaha o poznání a zachování dědictví, které nám zanechaly předchozí generace. Je to dáno řadou faktorů. Stále více si uvědomujeme, jak jsou tradice a kulturní odkaz našich předků důležité pro zachování a rozvoj naší civilizace. Na jedné straně je v současnosti díky překotnému rozvoji měst, velkým stavbám, výstavbě dopravní infrastruktury i dalším průvodním znakům technického rozvoje řada památek a archeologických nalezišť v ohrožení. To znamená jednak velké množství odkryvů, ale také náročný boj s časem při průzkumu, analýze, záchraně a konzervaci svědků naší minulosti. Na druhé straně však mají muzea a galérie i více prostředků na průzkum a ošetření předmětů ve svých sbírkových fondech. Stále více se navíc rozvíjí sběratelství a umělecký trh s historickými obrazy a artefakty. Zvyšující se cena historických obrazů a předmětů vede k tomu, že se musí stále lepšími metodami odhalovat falsifikáty a studovat historie konkrétních uměleckých předmětů. Ve stále větší míře se při tomto úsilí uplatňují i metody jaderné fyziky. Přínos takových metod je tak významný, že některá velká muzea a galerie mají v rámci své výzkumné základny i vlastní jaderná pracoviště. Jako příklad může sloužit francouzské „Centre de Recherche at Restauration des Musées de France“ (C2RMF). Jaderné metody, které jsou založeny na procesech probíhajících v atomovém jádře, a fyzikální metody založené na procesech probíhajících na elektronech v atomovém obalu se často kombinují. Proto se nebudeme věnovat pouze těm jaderným.

Jaderné metody využívají i francouzská muzea (zdroj C2RMF).

Určování stáří.

Určitě nejznámějším způsobem využití jaderných metod v archeologii je určení stáří organického materiálu pomocí rozpadu radioaktivního uhlíku. Tato metoda je založena na skutečnosti, že interakcí kosmického záření (protonů a dalších jader, které se v něm nacházejí) s vysokou energií s atomovými jádry v atmosféře vznikají, kromě řady dalších, i jádra radioaktivního uhlíku ¹⁴C. Při těchto reakcích totiž vznikají i neutrony. Neutron v reakci s jádrem dusíku vyrazí proton a usadí se místo něj v původním jádře. Produkuje se tak zmíněný radioaktivní uhlík. Tento radioizotop má poločas rozpadu 5730 let. V atmosféře je nastolena rovnováha, kdy stejné množství radioaktivního uhlíku díky kosmickému záření vzniká a zaniká rozpadem. Množství dusíku se nemění. Intenzita kosmického záření se sice vlivem sluneční činnosti mění i velmi silně, ale tyto výkyvy jsou vzhledem k poločasu rozpadu radioaktivního uhlíku velmi krátkodobé. Vždyť například hlavní cyklus sluneční činnosti je jedenáctiletý. Z dlouhodobého hlediska je střední hodnota intenzity kosmického záření a tím i množství radioaktivního uhlíku ¹⁴C v atmosféře stabilnější. Přesto je třeba změny množství radioaktivního uhlíku v atmosféře v různých dobách brát v úvahu.

Z atmosféry se radioaktivní uhlík dostává ve formě CO₂ do rostlin a prostřednictvím potravy i do živočichů. Pokud organismus žije, udržuje si stejné zastoupení radioaktivního uhlíku, jaké je v atmosféře. Pokud však odumře, přestává přijímat uhlík z atmosféry a radioaktivní uhlík ¹⁴C začíná ubývat. Začne se tak měnit poměr mezi radioaktivním izotopem uhlíku a stabilními izotopy ¹²C a ¹³C (toho je pouze zhruba 1,11 %). Z poměru mezi zastoupením radioaktivního a stabilního izotopu uhlíku pak můžeme určit dobu, která uplynula od uhynutí příslušného organismu.

Spalovací systém připravující CO₂ z organického materiálu (zdroj Alan Hogg)

Úskalím metody je, že pro úspěšné měření je třeba vyextrahovat ze zkoumaného materiálu čistý uhlík. Záření ¹⁴C je velmi slabé a navíc v mnoha případech ovlivňují výsledek ještě jiné radioaktivní substance. Extrakci uhlíku dosáhneme nejlépe tím, že odebraný vzorek spálíme. Kysličník uhličitý, který při tom vznikne, se snadno zredukuje na uhlík. Časový dosah této metody je dán zmíněným poločasem rozpadu a hraniční citlivosti pro určování množství radioaktivního uhlíku. Pro normální metody, využívající měření elektronového rozpadu radioaktivního uhlíku pomocí plynových nebo scintilačních (hlavně kapalných) detektorů, je zhruba 20 až 25 tisíc let. V té době klesne množství radioaktivního uhlíku zhruba šestnáctkrát. Původní poměr ¹⁴C/¹²C je zhruba 0,0000000001 % (na každých 10¹² atomů ¹²C je jeden atom ¹⁴C), takže po 25000 letech už je ho méně než 0,00000000001 %. V tomto případě už citlivost metod měřících aktivitu radioaktivního uhlíku nestačí.

Daleko menší obsahy radioaktivního uhlíku lze určovat pomocí metody urychlovačové hmotnostní spektroskopie. Tato metoda umožňuje stanovovat hodnoty poměru izotopů uhlíku ¹⁴C/¹²C na úrovni daleko lepší než 10^-12 (až 10^-15) a k datování ji celkově stačí pouze 1 mg uhlíku (tedy řádově tisíckrát menší vzorek než u metody předchozí). Při použití této metody se pomocí urychlovače a kombinace elektrického a magnetického pole získají ze zkoumaného materiálu ionty se stejnou rychlostí. Pokud pak máme ionty různých izotopů stejného prvku, je poloměr jejich dráhy v magnetickém poli závislý na jejich hmotnosti. Měří se tak každé jádro uhlíku a stačí již zmíněný daleko menší objem materiálu. Její použití zvyšuje časový dosah až téměř na 50000 let a snad i více, tedy až k časům neandrtálců. Stáří starších objektů však už uhlíkovou metodou určovat nelze.

Nové zařízení pro urychlovačovou hmotnostní spektrometrii v laboratoři University v Oxfordu (zdroj The Oxford Radiocarbon Accelerator Unit)

Je třeba ještě doplnit, že tuto metodu nelze použít ani pro artefakty z posledních dvou století. V té době se totiž díky spalování uhlí a ropy dostalo do ovzduší velké množství uhlíku pocházejícího z pozůstatků prastarých organizmů, který neobsahuje radioaktivní izotop. Tím jsou objekty z této doby určovány jako značně starší. V druhé polovině minulého století se naopak množství radioaktivního uhlíku v ovzduší zvýšilo vlivem jaderných pokusů v atmosféře.

V současnosti existuje více než stovka laboratoří, které se datování s využitím radioaktivního uhlíku zabývají, a probíhá velké množství určování stáří historických objektů (řádově se zkoumá několik tisíc vzorků ročně). Touto metodou se například v druhé polovině osmdesátých let zkoumalo i proslulé Turínské plátno. Mezi třemi nezávislými laboratořemi, které se tohoto výzkumu zúčastnily, bylo i Pracoviště urychlovačové hmotnostní spektroskopie na Universitě v Oxfordu. Všechny výsledky určení stáří vzorku plátna i kontrolních vzorků známého stáří z různých laboratoří se shodují. Původ plátna byl stanoven na období mezi léty 1260 – 1390 našeho letopočtu. Tedy materiál plátna pochází z období středověku. Je však pravdou, že diskuze okolo tohoto plátna neustaly ani po tomto výzkumu a objevila se řada hypotéz od příznivců pravosti tohoto artefaktu. Od těch založených na víře v boží zázrak. Například, že vzkříšení Ježíše Krista, který měl být v plátně zabalen, bylo provázeno zábleskem vysokoenergetického záření, které zvýšilo množství radioaktivního uhlíku v plátně. Až k takovým, které nejsou z vědeckého hlediska vyloučeny. V nich se například spekuluje o tom, že testovaný vzorek, odebraný z okraje plátna, byl kontaminován částmi, které pocházejí z jeho středověkého restaurování. Konečné řešení této otázky by přinesl nový odběr vzorků z jiného místa a nové testy uhlíkovou metodou. K tomu se však církev zatím staví zamítavě.

Pomocí radioaktivního uhlíku se zkoumalo i proslulé Turínské plátno.

V České republice je laboratoř pro datování pomocí radiouhlíkové metody v mém mateřském Ústavu jaderné fyziky AVČR na Oddělení jaderné dozimetrie. Jedná se o společné pracoviště s Archeologickým ústavem AVČR a pro detekci radioaktivního uhlíku se využívají scintilační detektory. Pokud byste chtěli vidět nejbližší datovací pracoviště s hmotnostním spektrometrem, tak budete muset navštívit Vídeň.

Datování pomocí radioaktivního uhlíku lze využít pouze u organického materiálu. Pro datovaní neorganických historických předmětů se dá použít další metoda založená na jaderných procesech. Jedná se o využití termoluminiscence při datování keramiky nebo produktů tavby. V tomto případě se využívá fyzikálního jevu, který nastává při interakci produktů radioaktivního rozpadu s prostředím. Při průchodu částic alfa minerály dochází k vybuzení metastabilních stavů elektronů v obalech atomů nebo molekul. Ty se vybíjejí vyzářením světla v případě, že se příslušný materiál zahřeje na teploty vyšší než 350^oC. Můžeme tak zjistit dobu, která uplynula od vypálení keramiky nebo tavení či tepelného opracování kovu po současnost. Jen je potřeba, aby materiál obsahoval látku, u které takové vhodné metastabilní stavy existují. Často se využívá křemen. Světelný signál vzniklý při ohřátí materiálů je úměrný celkové dóze radioaktivního záření, které je během své existence předmět vystaven. Tedy na obsahu těžkých radionuklidů, jako jsou uran, thorium, potassium, v něm samotném i v jeho okolí. Musíme také vědět, že předmět nebyl zahřát například při požáru (pak lze termoluminiscenční metodu využít pro dataci tohoto požáru) nebo nebyl zkoumán jadernými metodami, při kterých by se mohly zmíněné vybuzené stavy deexcitovat. Pokud jsou naše znalosti historie předmětu dobré, lze touto metodou v ideálním případě dosáhnout přesnosti v datování 3-10 %. Časový rozsah jejího použití se udává od 10 000 do 300 000 let. Tato metoda je využívána nejen v archeologii, ale také v muzeích a v obchodu s uměleckými předměty. Například už zmiňované pracoviště na Universitě v Oxfordu v nedávné době datovalo keramiku ze Sicílie, Sibiře a Tobaga, cihly ze středověké katedrály v Itálii nebo pozůstatky archeotaveb z Walesu, Španělska nebo Řecka.

I Relikviář svatého Maura byl studován pomocí jaderných metod, konkrétně pomocí rentgenové fluorescenční analýzy) (foto Ivana Vonderková)

Rentgenová fluorescenční a neutronová aktivační analýza.

Metodami, které se velmi často využívají při zkoumání historických a uměleckých předmětů, jsou rentgenová fluorescenční a neutronová aktivační analýza. Jedná se o metody, které umožňují určit prvkové složení vzorku. Umožňují určit i velmi malá – stopová – množství příslušného prvku. Z nich jen ta druhá je přísně vzato jaderná. První je atomová. V případě užití rentgenové fluorescenční analýzy se pomoci rentgenového záření vyráží elektrony z vnitřních slupek elektronového obalu atomu. Na uvolněná místa přeskakují elektrony z vnějších slupek a přitom vyzařují rentgenové záření, které má přesně danou energii charakteristickou pro daný chemický prvek. Proces probíhá velice rychle, takže měření probíhá současně s ozařováním. Výhodou je, že pro tuto analýzu není potřeba odebírat ze zkoumaného předmětu vzorek a úzkým směrováním paprsku rentgenového záření lze objekt skenovat a zkoumat změny jeho složení. Velice užitečná je tak tato metoda při studiu vzácných fresek, obrazů a maleb. Její obrovskou výhodou je, že můžeme připravit kompaktní přenosné zařízení, se kterým můžeme za památkami cestovat. Takové studie provádí jak skupina z  ÚJF AVČR v Řeži tak i kolegové z Katedry dozimetrie na FJFI ČVUT v Praze. Ti například studovali i Relikviář svatého Maura při jeho restaurování, fresky na Karlštejně a řadu dalších památek.

Pomocí rentgenové fluorescenční analýzy studovali naši kolegové na Katedře dozimetrie FJFI ČVUT v Praze vedené T. Čechákem hlavu Krista z morového sloupu v Olomouci (zdroj FJFI ČVUT)

Při využití jaderné aktivační analýzy se odebere velmi malý vzorek ze zkoumaného objektu a vloží se do pole neutronů vznikajících v jaderném reaktoru. Lze využít i jiné zdroje neutronů. Reakcemi neutronů s jádry atomů ve zkoumaném vzorku vznikají radioaktivní izotopy. Po ozáření se vzorek přenese k detektoru záření gama. Při rozpadu beta vzniklých radioaktivních jader totiž není ve většině případů vzniklé jádro v základním stavu, ale ve vybuzeném stavu s přebytkem energie. Této energie se zbavuje emisí záření gama. To má pro každý izotop prvku charakteristické hodnoty energie. Dostatečně dlouhý poločas rozpadu radioaktivních jader, vzniklých reakcemi s neutrony, umožňuje provádět měření po ozařování a přenesení vzorku k detektoru. Výhodou této metody je, že umožňuje určit nejen chemické prvky, ale i různé izotopy stejného prvku.

Příklady transportních tvarů měděné suroviny v podobě kruhovitých hřiven a žeber ze starší doby bronzové (vlevo) a kusu „koláče“ z pozdní doby bronzové (vpravo) (zdroj .....)

Jeden z mnoha příkladů využití těchto metod je i výzkum starověkých nálezů upravené měděné suroviny, která se využívala nejen jako surovina k výrobě nástrojů a ozdob, ale i jako platidlo. Studiem nálezů zásob (depotů) této suroviny v různé podobě se zabývají kolegové J. Frána a M. Fikrle z ÚJF AVČR v Řeži ve spolupráci s pracovníky Jihočeského muzea v Českých Budějovicích, z nichž budu jmenovat aspoň O. Chvojku. Zkoumají příměs různých prvků, jako je arsen, antimon, nikl, stříbro, cín a další. Zdá se velmi pravděpodobné, že řada těchto prvků se nedostala do mědi ze znečištění z původní rudy, ze které se měď získávala. Naopak je důsledkem legování, které mělo kvalitu suroviny pro následné zpracování zlepšit. Souvisí tak s výrobními postupy, které naši předkové v jednotlivých regionech a obdobích uplatňovali.

Ukázka nalezu ze dvou nových depotů měděných žeber nalezených v nedávné době v Jižních Čechách (Přídolí a Purkarce). (Zdroj O. Chvojka, Jihočeské muzeum v Českých Budějovicích)

Využití urychlovačů

Další možností, jak zkoumat složení a strukturu materiálů, je využití urychlovačů částic. Využívá se rozptyl nebo reakce částic s jádry nebo atomy zkoumaného materiálu. Potřebujeme tedy urychlovač a soustavu detektorů, které zachycují ten druh záření, jehož produkci chceme zkoumat. Můžou to být detektory rentgenového záření, záření gama nebo různých druhů nabitých částic či neutronů.

Využití metody PIXE při studiu korespondence Galilea Galileiho (INFN FI, Bibl.Naz. FI, MPI Berlin), pomocí PIXE a PIGE metody byl zkoumán i obraz „Madony dei fusi“ od Leonarda – zdroj prezentace Pier Andrea Mandò, Dipartimento di Fisica

and Sezione INFN, Florencie, Itálie.

Stejně jako u metod popisovaných v předchozí části, můžeme zbavit elektronový obal atomu jednoho elektronu. Tentokrát ionizaci způsobuje nabitá částice nebo iont z urychlovače. Chemické složení vzorku nebo předmětu pak zase určujeme z charakteristického rentgenového záření. Tato metoda se označuje anglickou zkratkou PIXE (Particle Induced X-ray Emission). Stejně tak mohou částice nebo ionty vyprodukovat jadernou reakcí radioaktivní jádro ve vybuzeném stavu, které pak vyzařuje charakteristické záření gama. V tomto případě je příslušná anglická zkratka, kterou se metoda označuje, PIGE (Particle Induced Gamma-ray Emission). V obou případech můžeme změnou geometrie ozařování a energie svazku z urychlovače měnit hloubku, v jaké ke vzniku iontů nebo radioaktivních jader dochází. Měří se tak změna složení povrchových vrstev s hloubkou. Obrovský význam mají tyto analýzy pro studium výrobních postupů, stupně poškození artefaktů, odlišení různých vrstev obrazů, originálních a později restaurovaných částí i odhalování falzifikátů.

Nová laboratoř INFN ve Florencii (Italie) s urychlovačem iontů s kanály pro různé typy analýz (PIXE, PIGE, rozptyl) a s možností urychlovačové hmotnostní spektroskopie pro radiouhlíkové datování. (Zdroj je prezentace Pier Andrea Mandò)

Další často využívanou metodou je rozptyl nabitých částic a iontů na jádrech. Dá se tak určit náboj jader (tedy, o který prvek se jedná) i struktura materiálu. V případě využití lehčích částic se studuje zpětný rozptyl způsobený pouze elektrickým polem obou jader. Anglický název metody je RBS (Rutheford Backscattering Spectroscopy). Pokud zachytáváme namísto rozptýleného iontu svazku odražené jádro ze zkoumaného materiálu, jedná se o metodu s anglickým názvem ERDA (Elastic Recoil Detection Analysis). Jestliže zkoumáme krystalické materiály, lze využívat toho, že se ionty pohybují v preferovaných směrech v krystalové mříži a využít metodu „kanálování nabitých částic“ s anglickým názvem „RBS channeling“. Můžeme si položit otázku. Proč používat tolik různých metod? Odpověď je jednoduchá. Každá z nich je úspěšná pro různé prvky, pro jiné materiály a různé struktury. Dohromady pak tvoří velmi silný a úspěšný nástroj pro naše poznání historických a uměleckých památek. Umožňuje nám získat informace i pro jejich šetrné a efektivní restaurování a konzervaci.

Materiálový výzkum pomocí různých urychlovačových metod se provádí i na novém tandetromu našeho ústavu (ÚJF AVČR). Pro potřeby archeologie či analýzy úměleckých předmětů se zatím nevyužívá. V budoucnu je však tato možnost otevřená.

Využití synchrotronového (brzdného) záření

O produkci brzdného záření, vznikajícího při pohybu lehkých nabitých částic (nejčastěji elektronů), na které působí zrychlení, jsem už psal. Velice často se brzdné záření v rentgenové oblasti produkuje pomocí zrychlení, které působí na elektrony, pohybující se v kruhovém relativistickém urychlovači. Takový urychlovač se označuje jako synchrotron a produkované brzdné záření bylo pojmenováno názvem synchrotronové. Synchrotronové rentgenové záření má velmi krátkou vlnovou délku a je velmi užitečným nástrojem pro zkoumání historických artefaktů i uměleckých děl.

Proslulé biblické svitky od Mrtvého moře (vlevo) a artefakty, které se našly s nimi se studovaly řadou metod, jejich datování potvrdila radiouhlíková metoda a složení nalezených zbytků látek (vpravo) bylo studováno i pomocí synchrotronového záření (zdroj ESRF newsletter).

S využitím synchrotronového záření byly zkoumány i nejstarší dochované biblické svitky nalezené v roce 1947 u Mrtvého moře. Zkoumalo se, jaká vlákna obsahují textilie nalezené na stejném místě a jaké barvy byly použity při jejich zkrášlování. Do výzkumu byla zapojena i Evropská laboratoř synchrotronového záření v Grenoblu ve Francii. Biblické svitky od Mrtvého moře byly podrobně zkoumány i popsanou radiouhlíkovou metodou a plně se potvrdil jejich původ rozložený zhruba mezi druhé století před Kristem a první století po Kristu. Výsledky pro konkrétní svitky jsou v plném souladu s výsledky paleografických metod.

Večerní pohled na budovu Evropského laboratoře synchrotronového záření v Grenoblu a snímek z tunelu uvnitř (zdroj ESRF). Na její práci se podílí i čeští vědci.

Zdroj synchrotronového záření zatím v Česku není. V současnosti se zvažuje projekt jeho výstavby v Brně. Stejně jako v minulém případě není urychlovač dostatečně malé kompaktní zařízení, aby se dal převážet. Je tedy třeba umělecká díla přepravovat. To nemusí být jednoduché. V některých případech je to dokonce nemožné.

Využití kosmických mionů

Na závěr si ještě připomeneme jednu exotičtější metodu, jak využít jadernou fyziku pro studium historických monumentů. Už o ní na Oslu psal Kamil Bradler. V současné době začíná probíhat dlouhodobý výzkum Pyramidy Slunce v mexickém Teotihuacanu pomocí detekce mionů kosmického záření, které procházejí touto stavbou. Při svém vstupu do atmosféry se protony i těžší jádra, přilétající s velmi vysokou kinetickou energií z kosmického prostoru, srážejí s atomovými jádry. Při těchto srážkách vzniká i velké množství mezonů pí. Ty se rozpadají za vzniku mionů. Tyto částice jsou velmi podobné elektronům (mají stejný náboj), jen jejich klidová hmotnost je 207krát větší. Miony se sice také rozpadají, jejich doba života je však delší. Pokud by nefungovala speciální teorie relativity, nedoletěly by i tak na zemský povrch. Díky dilataci času plynoucí z této teorie je však můžeme pozorovat na povrchu Země i v podzemí. Miony s vysokou energií interagují s hmotou relativně málo a tak pronikají i značně hluboko.

Pyramida Slunce v mexickém Teotihuacanu má čtvercovou základnu o rozměrech 215 m a její výška je skoro 70 m .

Dostanou se tak i hluboko do pyramidy. Při průchodu materiálem dochází k jejich rozptylu. V dutinách uvnitř pyramidy však k rozptylu mionů docházet nebude. Pokud tedy umístíme uvnitř pyramidy i okolo ní detektory mionů, které dokáží zaznamenat směr jejich příchodu, můžeme udělat její třírozměrné skenování. V případě dutin nebudou z jejich směru přicházet rozptýlené kosmické miony. Přicházející primární miony budou v tomto směru ovlivněny méně, než kdyby tam volný prostor nebyl, a bude jich odtud přicházet více. Podobnou metodou prokázal v šedesátých letech Luis Alvarez u Chefrénovy pyramidy v Gize v Egyptě, že v ní žádné skryté dutiny nejsou. L. Alvarez umístil detektor mionů do komory uvnitř Chefrénovy pyramidy a zaměřil se hlavně na detekci mionů přicházejících zhruba z vertikálního směru. Nezaznamenal vliv skrytých komor. Dvacet let po jeho měření upozornili francouzští architekti, že podobné komory v Cheopsově pyramidě mají strop z jiného materiálu, který absorbuje miony více a mohl by vliv podobné komory v Chefrénově pyramidě maskovat. V tom případě by mohla být dutina objevena detektorem, který by byl umístěn vně pyramidy a zaměřil by se na miony přicházející spíše z horizontálního směru skrz pyramidu. Tyto miony by stropem neprocházely. Možnosti využití horizontálních mionů ukázal už i Alvarezův experiment, který pomocí nich viděl i stín vytvářený absorpcí mionů Cheopsovou pyramidou, která je blízko pyramidy Chefrénovy. Taková nová měření se zatím neuskutečnila.

Luis W. Alvarez a jeho experimentální zařízení (zdroj je prezentace, kterou připravili Justen Cheers, Kathleen Hoover a Gustavo Rivera)

Pyramida Slunce v Teotihuacanu má mnohem složitější tvar a její složení je méně homogenní, takže analýza získaných dat bude složitější. Měření začíná podobně jako původní Alvarézova v komoře uvnitř pyramidy. Uvažuje se však, že by se v případě dostatku finanční podpory umístily další detektory do jiných míst a využilo by se i detekce mionů v horizontálním směru a rozptýlených mionů. Získal by se tak opravdu co nejkompletnější třírozměrný obraz pyramidy. Samotná měření budou dlouhodobá a jejich průběh se plánuje na několik let. Pokud však budou úspěšná, mohl by to být velký impuls pro další využívání této metody.

Komplex pyramid v Gize (Zdroj aliante1981)

Nalezení pohřebních komor v Pyramidě Slunce, pokud existují, by mělo obrovský význam pro poznání stavitelů komplexu v Teotihuacanu, který vznikal v prvních stoletích našeho letopočtu, a o jeho tvůrcích je zatím známo jen velmi málo.

Konzervace památek.

Jaderné metody mohou přispět nejen k našemu poznání, ale dokáží i památky zachraňovat a konzervovat. V tomto případě se využívá schopnost radioaktivního záření velice účinně ničit organismy. Proto se při záchraně a konzervaci artefaktů obsahujících organické materiály využívá ozařování tímto zářením. Nejčastěji se využívá záření gama doprovázející rozpad beta radioaktivních prvků, například známého kobaltu ⁶⁰Co. Toto záření proniká velmi hluboko do materiálu, ničí velmi efektivně mikroorganismy a hmyz, který se v něm nachází. Velkou výhodou je, že po ozáření nezůstávají na ošetřovaných památkách zdraví škodlivé látky, jako to může hrozit v případě chemického ošetření. Taková ozařovna je například i ve Středočeském muzeu v Roztokách.

Ozařovna ve Středočeském muzeu v Roztokách (zdroj Muzeum Roztoky)

Projekt výstavy

Jak je vidět, nacházejí jaderné metody velmi široké uplatnění nejen při zkoumání, ale i při konzervaci a záchraně kulturních památek. Proto se z iniciativy Jaderné sekce Evropské fyzikální společnosti a organizace „Nuclear Physics European Collaboration Committee“ (NuPECC) sešlo několik vědeckých pracovníků z institucí, které se této problematice věnují, aby se pokusili o zpřístupnění jaderných metod i jejich využití a výsledků při záchraně především evropského kulturního dědictví široké veřejnosti. Připravili koncepci putovní výstavy, která by ukázala všem zájemcům a hlavně mládeži jaderné metody i konkrétní historické předměty a jejich příběhy objasněné i pomocí těchto metod. Plánuje se, že by výstava v průběhu zhruba čtyř let navštívila vždy na dva měsíce zhruba třináct evropských měst.

Předběžné architektonické návrhy výstavy vypracované architektonickou firmou GRIS z italské Padovy (zdroj firma GRIS)

Na návrhu vizuálního řešení výstavy pracuje architektonická firma GRIS z italské Padovy, která má už za sebou řadu úspěšných projektů podobného charakteru. Samotné ukázky zařízení, historických objektů a příběhů s nimi spojených připravují zúčastněná pracoviště ve spolupráci s konkrétními muzei. S  muzei a galeriemi jsou domluvena i případná uskutečnění výstavy v jejich prostorách. Na prostředky pro realizaci výstavy se bude letos podávat žádost do grantové soutěže Evropské unie.

U nás je účastníkem přípravy grantového projektu Ústav jaderné fyziky AVČR. Na přípravě výstavy a její realizaci spolupracujeme s kolegy z FJFI ČVUT v Praze. Počítáme i se spoluprací s našimi i jejich kolegy z několika českých muzeí. Předběžně je domluveno, že v Česku by se výstava realizovala v Národním muzeu v Praze. Pokud evropský grant získáme, proběhla by výstava v Česku někdy v letech 2010 až 2011. Vzhledem k tomu, že ze středoevropského regionu jsou účastníky projektu Rumunsko, Maďarsko i Polsko, je snaha koordinovat konečné termíny jednotlivých výstav i s ohledem na snížení nákladů na transport. I to ovlivní dobu konání výstavy u nás. Pokud vše vyjde, bude mi potěšením vás všechny na výstavu pozvat.

Pracovní porada zástupců organizací podílejících se na přípravě projektu výstavy koncem minulého roku v Bruselu.

---