ARHEOMET / Prezentare Proiect / Obiective generale

Studii de arheometalurgie folosind metode analitice nucleare, asupra unor obiecte de aur, argint şi bronz din patrimoniul muzeal romanesc (Arheomet)

Aplicarea unor tehnici analitice iniţial dezvoltate în domeniul ştiinţelor materialelor (tehnici bazate în principal pe fenomene fizice şi chimice) în studiul obiectelor de artă şi arheologice oferă istoricilor şi arheologilor informaţii cantitative care pot fi de folos în înţelegerea societăţilor din vechime. Asemenea informaţii sunt utile pentru a pregăti şi efectua restaurări ale artefactelor din muzee şi/sau pentru a testa autenticitatea obiectelor propuse pentru achiziţionare. Mai mult, bunurile de patrimoniu cultural sunt supuse degradării prin "îmbătrânire", proces care trebuie înţeles, atât în cauze, cât şi în dinamica sa, pentru a găsi căile de a-l preveni sau încetini. Toate aceste obiective sunt comune unei comunităţi ştiinţifice largi, care activează în domeniul arheometriei - având ca scurt şi comprehensibil obiect de studiu "aplicarea ştiintelor în domeniul artei şi arheologiei".

În cazul investigării obiectelor metalice, acestă ramură ştiinţifică se intitulează "arheometalurgie". Pentru acest tip de cercetare este absolut necesară crearea unei comunităţi interdisciplinare. Din cauza caracterului european şi chiar internaţional al istoriei şi arheologiei, cercetarea în domeniul arheometriei trebuie să se realizeze în reţele de excelenţă care să stabilească o legatură strânsă între arheologi, muzeografi, istorici, fizicieni şi chimişti din diferite muzee, instituţii de cultură şi institute de cercetare, eventual interconectate la nivel internaţional. Aceast fapt este o realitate în climatul economic al zilelor noastre, când este evident că muzeele nu pot dezvolta singure metode analitice perfomante, având nevoie de expertiza în domeniu a fizicienilor şi chimiştilor. Necesitatea colaborării arheologilor şi istoricilor cu cercetători din domeniile ştiinţelor naturii devine deci o necesitate atât la nivel european, cât şi la nivel naţional.

Prezentul proiect vizează creearea unei reţele naţionale de cercetare în domeniul arheometalurgiei, formată din Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizică şi Inginerie Nucleară "Horia Hulubei" (IFIN-HH), Muzeul Naţional de Istorie a României, Bucureşti (MNIR), Institutul de Arheologie al Academiei Române "Vasile Pârvan", Bucureşti (IAVP) şi Facultatea de Istorie a Universităţii din Bucureşti (FIUB), reţea având şi conexiuni la nivel european (COST G8, UE FP6 TARI, EU-ARTECH). Prin activitatea sa, această reţea va contribui la educarea şi formarea viitorului cetăţean al Uniunii Europene, asigurându-i acestuia cunoaşterea şi respectul diversităţii europene în termeni de cultură, instituţii, istorie, limbi şi valori de patrimoniu.

De asemenea, proiectul va urmări ca folosind tehnicile analitice XRF, SR-XRF, PIXE şi micro-PIXE să creeze baze de date cu compoziţiile unor obiecte de aur, argint şi bronz (obiecte de podoabă şi de uz casnic, monezi, arme) din patrimoniul muzeal românesc, în conexiune cu aspecte de provenienţă (minereuri aurifere, argentifere, cuprifere), tehnologii de fabricaţie, ateliere de producţie şi probleme de circulaţie (aspecte militare şi comerciale).

Folosind finanţarea obţinută prin prezentul proiect se urmăreşte achiziţionarea unui spectrometru XRF portabil şi realizarea unei proceduri de lucru pentru analize compoziţionale in situ, pentru a realiza analiza obiectelor metalice de patrimoniu în muzee şi pe şantiere arheologice, evitând deci transportul unor obiecte de patrimoniu, uneori extrem de valoroase sau cu stare de conservare precară; pe baza acestui echipament experimental modern, dorim să performăm studii şi cercetări arheometrice competitive - la nivel european şi mondial.

Având în vedere că în ultimii ani a apărut în arheometrie o nouă tendinţă, şi anume implicarea puternică a tehnologiilor informatice şi ale comunicării (ICT), care pot fi folosite la dezvoltarea profesională a celor activând în domeniu prin oferirea de mijloace de instruire cum ar fi manuale electronice şi/sau resurse culturale sub formă digitală (de exemplu, site-uri web specializate pentru profesionişti ai cercetării muzeale, studenţi sau chiar şi pentru simpli vizitatori ai muzeelor), prezentul proiect urmăreşte colectarea de date de interes, de la bibliografie de specialitate, la dicţionare de termeni, lecţii on-line asupra procedurilor de restaurare şi studiu, la rapoarte şi studii privind potenţialul arheometric al tehnicilor analitice bazate pe detecţia razelor X caracteristice (XRF, PIXE, micro-PIXE, SR-XRF), ilustrate cu exemple experimentale extrase din bazele de date realizate în etapele precedente.

În domeniul arheometriei un rol deosebit îl joacă analizele elementale, adică determinarea elementelor chimice prezente într-un anumit obiect şi proporţia în care acestea se găsesc în respectivul obiect. Până în anii '60, tehnicile analitice bazate pe fenomene chimice erau singurele existente în domeniul arheometriei. De atunci însă, numeroase tehnici bazate pe fenomene fizice, cum ar fi Fluorescenţa de Raze X (XRF), diverse tipuri de microscopie electronică, spectrometrie de masă bazată pe diverse fenomene de absorbţie sau emisie la nivel molecular, atomic şi/sau nuclear, şi-au dovedit utilitatea în aplicaţii din domeniul muzeal. În ultimele decenii au început să se aplice în domeniul arheometriei tehnici bazate pe folosirea ionilor acceleraţi, tehnici cunoscute sub denumirea consacrată de Ion Beam Analysis (IBA), printre care se pot enumera Emisia de Raze X Indusă de Particule Incărcate (PIXE), Emisia de Raze Gama Indusă de Particule Incărcate (PIGE), Retroîmprăştierea Rutherford (RBS; toate acronimele de mai sus provin de la denumirile în limba engleză ale tehnicilor experimentale). Aceste tehnici pot fi aplicate pentru a studia obiecte arheologice de diverse naturi: picturi, ceramici, sticle, emailuri, obsidian, unelte din piatră, bronzuri, obiecte metalice din aur şi argint. Datorită caracteristicilor europene şi chiar internaţionale ale artei şi arheologiei, cercetătorii din domeniu şi-au unit eforturile în reţele de excelenţă ce cuprind fizicieni, chimişti, arheologi, conservatori, restauratori din diferite laboratoare şi muzee. Un astfel de exemplu este cel al acţiunilor Uniunii Europene de tip COST (Cooperare prin Ştiintă şi Tehnologie) din domeniul arheometriei, acţiuni în care participarea României s-a soldat cu rezultate deosebite.

Acţiunea COST G1 "Aplicaţiile fascicolelor de ioni în studiul obiectelor de artă şi arheologice" - lansată în 1995 - a fost prima acţiune COST dedicată cercetării din domeniul moştenirii culturale. Acţiunea s-a desfăşurat timp de cinci ani si a implicat instituţii din 12 ţări. COST G1 s-a focalizat pe dezvoltarea şi aplicarea tehnicilor Ion Beam Analysis (IBA), incluzând PIXE, PIGE şi RBS în domeniul moştenirii culturale, făcând şi o comparare a rezultatelor obţinute prin aceste tehnici cu cele obţinute prin metode convenţionale de investigarea a obiectelor de artă, deja folosite de mai multă vreme în diverse laboratoare ale muzeelor europene. Acţiunea a urmărit şi realizarea unui forum interdisciplinar de cercetători implicaţi în domeniul artei şi arheologiei.

Printre instituţiile participante la acţiunea COST G1 pot fi citate:

Academy of Fine Arts, Viena, Austria
Kunsthistorisches Museum, Viena, Austria
Facultates Universitaires Notre-Dame de la Paix, Namur, Belgia
Universite de Liege, Belgia; University of Antwerp, Belgia
Finnish National Gallery/Museum of Contemporary Art, Helsinki, Finlanda
Laboratoire de Recherche et de Restauration des Musees de France, CNRS, Palais du Louvre, Paris, Franţa
Centre Ernest Babelon, Orleans, Franţa
Forschungszentrum Rossendorf, Institut fur Ionenstrahlphysik und Materialforschung, Dresda, Germania
Hahn-Meitner Institut, Berlin, Germania
NCSR 'Demokritos', Ag. Paraskevi, Grecia
Instituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova, Italia
Universita degli Studi din Firenze, Italia
University of Oxford, Marea Britanie
Institutul Naţional pentru Fizică şi Inginerie Nucleară "Horia Hulubei", Bucharest (IFIN-HH), România
Josef Stefan Institute, Ljubljana, Slovenia
Universidad Autonoma de Madrid, Spania
Centro Nacional de Aceleradores, Sevilla, Spania
Research Institute for Particle and Nuclear Physics, Budapesta, Ungaria
ATOMKI, Institute of Nuclear Research, Debrecen, Ungaria

Rezultatele acţiunii COST G1 s-au materializat în 30 de publicaţii comune şi douaă monografii. Între aceste două publicaţii pot fi citate şi două articole care sumarizează rezultatele colaborării dintre grupul de la IFIN-HH (dr. B. Constantinescu şi dr. R. Bugoi) de la Institutul Naţional de Fizică şi Inginerie Nucleară "Horia Hulubei" (IFIN-HH), Bucureşti şi Institutul ATOMKI din Debrecen, Ungaria, colaborare realizată în cadrul acestui proiect european. Cele două proiecte comune au avut drept obiect al studiului obsidianul arheologic transilvan: articolul "Obsidian provenance studies of Transylvania's Neolithic tools using PIXE, micro-PIXE and XRF", autori B. Constantinescu, R. Bugoi, G. Sziki, publicat în Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 189 (2002), pp. 373-377, al doilea proiect s-a ocupat de studiul monezilor de argint greceşti găsite în zona bazinului carpatic, având drept finalitate articolul "Characterization of Dyrrachium silver coins by micro PIXE method", autori I. Uzonyi, R. Bugoi, A. Sasianu, A. Z. Kiss, B. Constantinescu, M. Torbagyi, publicat în Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 161-163, (2000), pp. 748-752.

Succesul acţiunii COST G1 a fost stimulator şi o nouă cooperare în domeniul COST a început în anul 2001, şi anume COST G8, "Analiza şi testarea nedistructivă a obiectelor de muzeu" (2001-2006). Acţiunea a avut ca instituţii iniţiatoare organizaţii din cinci ţări, dar, până în prezent alte instituţii din douăzeci şi trei de ţări au aderat la această acţiune, demonstrând nevoia de interconectare din domeniu. Principalul obiectiv al acţiunii COST G8 a fost să contribuie la păstrarea şi conservarea moştenirii culturale prin valorificarea informaţiilor obţinute asupra obiectelor de muzeu prin folosirea analizelor şi testărilor nedistructive. Folosirea de tehnici nedistructive neconvenţionale, aşa cum sunt cele bazate pe microfascicol (micro-PIXE şi micro-Raman) sau pe radiaţie de sincrotron (difracţie de pulberi sau fluorescenţa de raze X indusă de radiaţie de sincrotron) de către echipe de specialişti multidisciplinare au permis comunităţii din domeniul arheometriei să obţină informaţii exhaustive asupra obiectelor de studiat.

În cadrul acestei acţiuni, în afară de workshop-uri anuale şi misiuni ştiinţifice pe termen scurt - Short Term Scientific Missions (STSM), au fost create grupuri de lucru specializate. Aceste grupuri de lucru au permis o colaborare mai strânsă şi un schimb extins şi mai eficient de cunoştinţe pe un anume domeniu specific; stabilirea acestor grupuri de lucru facilitând publicarea mai rapidă a rezultatelor obţinute prin proiecte comune. Următoarele tematici au fost caracteristice grupurilor de lucru COST G8:

Tehnologie şi autentificare, implicând identificarea de materiale şi de tehnici de producţie. În cadrul acestui grup, două subiecte districte (şi înrudite!) au fost studiate: (1) investigarea şi verificarea reţetelor de fabricaţie antice şi (2) autentificarea obiectelor de artă şi arheologice, şi respectiv identificarea falsurilor.
Origine şi provenienţă, incluzând caracterizarea şi localizarea surselor naturale de materii prime folosite pentru fabricarea diverselor artefacte. Scopul principal a fost acela de a stabili surse de obţinere a materiilor prime, drumuri şi legături comerciale în vechime.
Procese de degradare, coroziune, îmbătrânire. Acest grup s-a ocupat de problema alterării obiectelor de muzeu şi de felul în care testarea nedistructivă prin metode analitice poate fi folosită pentru măsurarea şi monitorizarea deteriorării în timp.
Păstrare şi conservare. Acest grup se preocupă de tratamentul operelor de artă în vederea încetinirii deteriorării acestora, identificării naturii şi proporţiei distrugerilor, stabilirii cauzelor de deteriorare. Munca în acest domeniu implică controlul mediului ambiant în care se găseşte obiectul şi monitorizarea temperaturii, a umidităţii relative, a iluminării, asigurând depozitarea, expunerea şi securitatea optimă a artefactului.
Dezvoltarea de proceduri analitice implicând trei direcţii: (1) folosirea şi perfecţionarea tehnicilor cu adevărat nedistructive (care nu necesită prelevarea unei probe din obiectul de analizat); (2) maximizarea informaţiei obţinute prin analiza şi minimizarea volumului probei de prelevat atunci când este necesară această operaţiune; (3) dezvoltarea de echipamente portabile/mobile, astfel încât analizele să aibă loc in-situ.

Alături de instituţiile participante în acţiunea COST G1, în cadrul COST G8 s-au mai implicat:

University of Ghent, Belgia
The Nuclear Physics Institute, Rzez, Praga, Cehia
The National Museum of Danemarca
Paul Scherrer Institut PSI, Swiss National Museum, Zurich, Elveţia
Musee des Antiquites Nationales, Saint-Germain-en-Laye, Franta
Hebrew University of Jerusalem, Israel
The Institute for Conservation & Restoration Studies, Malta
Malta Centre for Restoration
Photophysics and Laser Laboratory, Polish Academy of Sciences, Gdansk, Polonia
Muzeul Naţional de Istorie a României, Bucureşti
Institute of Measurement Science, Slovak Academy of Sciences, Bratislava, Slovacia
Slovak National Museum, Bojnice, Slovacia
Daresbury Laboratory, UK.
Victoria & Albert Museum, London, UK

Printre lucrările rezultate în urma colaborărilor din cadrul acestui proiect şi cu suportul financiar al unor acţiuni ARI (Access to Research Infrastructure) ale UE FP5 (Programul Cadru 5 al Uniunii Europene), două articole pot fi menţionate aici ca rezultate concrete pentru grupul de arheometrie din IFIN-HH: "Micro-PIXE study of gold archaeological objects", autori R. Bugoi, V. Cojocaru, B. Constantinescu, F. Constantin, D. Grambole, F. Herrmann, publicat în Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, vol. 257, no. 2 (2003), pp. 375-383 şi "Potential of external IBA and LA-ICP-MS for compositional analysis of obsidian", autori R. Bugoi, B. Constantinescu, F. Constantin, C. Neelmeijer, publicat în Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 226 (2004) 136-146.

Acţiunea COST G8 a fost şi este o acţiune de succes. Acest lucru este demonstrat de numărul mare de articole comune, de interesul uriaş şi de numărul mare de participanţi la cele trei şcoli şi de finanţarea importantă la nivel naţional obţinută de către instituţiile din ţările participante având ca bază participarea la aceasta acţiune. Toate colaborările şi studiile efectuate în cadrul acestei acţiuni COST au indicat că ceea ce se doreşte ca rezultat în urma unui studiu arheometric având drept scop conservarea unui obiect este obţinerea unui obiect restaurat pe deplin caracterizat, având informaţii asupra originii, utilizării, datării, toate aceste informaţii fiind prezentabile atât publicului, cât şi publicabile în reviste de specialitate şi de popularizare. Este evident că nici o tehnică analitică singură nu poate oferi toate răspunsurile la întrebările care apar atunci când se investighează un astfel de obiect. În concluzie, este de dorit angajarea unui cluster de tehnici (o combinaţie sinergică) care să caracterizeze pe deplin un obiect arheologic/istoric. Ţinând cont de acest deziderat, şi ca o consecinţă a succesului acţiunii COST G8, aflată încă în desfăşurare, o nouă acţiune COST, numită "Către o cunoaştere şi o conservare îmbunătăţită a patrimoniului cultural" a fost propusă. Această acţiune are drept punct de pornire experienţă acţiunii COST G8 şi are ca intenţie dezvoltarea unei baze multidisciplinare pentru cercetarea bazată pe tehnici analitice moderne din domeniul moştenirii culturale. Acţiunea are drept scop:

Gruparea în echipe mixte a oamenilor de ştiinţă din domeniul ştiinţelor naturii (fizicieni, chimişti, geologi) cu cercetători din muzee (arheologi, istorici, muzeografi, restauratori) pentru a crea un mediu propice rezolvării problemelor legate de moştenirea culturală atunci când trebuie aplicate mai multe tehnici diferite pentru rezolvarea unei anumite probelme arheometrice.
Investigarea critică a posibilităţilor unor tehnici noi sau mai vechi, dar mai puţin utilizate în domeniu, de a furniza informaţii necesare studiului arheometric (de exemplu tehnicile de înaltă sensibilitate sau înaltă rezoluţie spaţială, tehnicile care furnizează nu numai informaţia elementală, dar şi pe cea de "speciaţie" - tipul izotopului sau compusului chimic investigat, tehnici dependente sau nu de starea cristalină a materialului obiectului examinat).
Tratarea artefactelor în toată complexitatea lor (partea nealterată - "miezul"- dar şi patina şi stratul corodat) pentru a obţine nu numai o mai bună documentare, dar şi o bună conservare a lor pe termen lung.
Demonstrarea conceptelor inrudite de cluster de tehnici si de procedura optima prin aplicatii concrete in arheometrie si stiinta conservarii obiectelor de muzeu.

Grupul de cercetare în domeniul arheometriei de la IFIN-HH, coordonator al prezentului proiect, este unul dintre iniţiatorii acestei noi acţiuni COST; în aceeaşi postură de iniţiator al noii acţiuni COST se regăseşte şi partenerul Muzeul Naţional de Istorie a României, Bucureşti (MNIR).

Recent, în cadrul programelor de cercetare FP6 al Uniunii Europene a fost creat un consorţiu alcătuit dintr-o serie de infrastructuri de cercetare europene performante activând în domeniul studiului şi conservării moştenirii culturale. Acest consorţiu - EU-ARTECH - oferă un set coerent de programe de acces transnaţional care contribuie la creşterea semnificativă a accesului cercetătorilor europeni care se ocupă cu studii de artă şi conservare la instalaţii experimentale relevante existente, unele având chiar statut de facilitate europeană. Toate instituţiile din reţea acţionează în cadrul unor programe de colaborare interdisciplinare incluzând conservatori, arheologi, istorici de artă alături de cercetători din domeniul ştiinţelor exacte, constituind un model de urmat în toate ţările pentru comunitatea specialiştilor în artă şi restaurare.

EU-ARTECH oferă access la:

I - AGLAE, o infrastructură unică de înalt nivel în Paris - un accelerator de particule - dotat cu microfascicul permiţând aplicarea metodelor PIXE, PIGE, RBS, PAA etc. - situată în Pavilionul Flore din Palais du Louvre (CNRS-C2RMF), unde studiile nedistructive de compoziţie sunt făcute cu o maximă sensibilitate şi precizie, şi cu concursul unor istorici de artă, restauratori, fizicieni şi chimişti cu o largă experienţă în domeniul studierii obiectelor de patrimoniu cultural.
II - MOLAB, un grup unificat de infrastructuri, localizate la Florenţa şi Perugia (UNI-PG, CNR-ICVBC, OPD, INOA), având la dispoziţie o colecţie unică de aparatură portabilă pentru studii in-situ (în muzee) şi numeroase competenţe, diverse metodici şi materiale pentru examinări non-destructive.

Anul acesta, în cadrul programului EU-ARTECH, grupul de arheometrie de la IFIN-HH a propus un proiect de studiere a fragmentelor de aur arheologic la acceleratorul AGLAE. Proiectul a fost apreciat şi aprobat, un experiment preliminar folosind microfasciculul de protoni al acceleratorului fiind efectuat în luna mai a anului 2005 - vezi documentele anexă.

În cadrul programelor de cercetare europene FP5 şi FP6 a existat şi există un alt mecanism de cooperare între cercetătorii europeni numit Transnational Access to Research Infrastructure (TARI), permiţând oricărui cercetător să propuna un proiect ştiinţific care, dacă este aprobat de un panel de experţi, să poată fi realizat la cele mai performante instalaţii experimentale complexe ale Europei, cum ar fi acceleratoare de particule (inclusiv sincrotroane) şi reactoare nucleare. În ultimii ani, grupul nostru a propus cu succes câteva proiecte care s-au materializat prin experimente desfăşurate la Forschungszentrum Rossendorf, Germania, Laboratori Nazionali di Legnaro, Italia şi MAXLAB, Lund, Suedia. Rezultatele acestor experimente s-au publicat în trei articole în reviste cotate ISI:

"Micro-PIXE study of gold archaeological objects" - R. Bugoi, V. Cojocaru, B. Constantinescu, F. Constantin, D. Grambole, F. Herrmann, publicat în Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, vol. 257, no. 2 (2003), pp. 375-383.
"Potential of external IBA and LA-ICP-MS for compositional analysis of obsidian" - R. Bugoi, B. Constantinescu, F. Constantin, C. Neelmeijer, publicat în Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 226 (2004) 136-146
"Romanian ancient gold objects provenance studies using micro-beam methods: the case of "Pietroasa" hoard" - B. Constantinescu, R. Bugoi, V. Cojocaru, D. Voiculescu, D. Grambole, F. Herrmann, D. Ceccato, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 231 (2005) pp. 541-545.

În ultimii ani, o nouă tendinţă a apărut în arheometrie: implicarea puternică a tehnologiilor informatice şi ale comunicării (ICT). În cazul arheometriei, ICT poate fi folosit la dezvoltarea personalului implicat, a creativităţii şi conţinutului cercetării prin oferirea de mijloace pentru învăţare cum ar fi e-manuale şi/sau resurse culturale sub formă digitală (de exemplu, site-uri web specializate pentru profesionişti ai cercetării muzeale, studenţi sau simpli vizitatori ai muzeelor). Orice instituţie din Europa implicată în domeniul artei şi arheologiei are dezvoltate astfel de mijloace electronice (e-manuale, site-uri web) în care îşi prezintă exponatele şi activităţile de cercetare. De exemplu, acţiunea COST G8 are site-ul web: http://srs.dl.ac.uk/arch/cost-g8/ . Pe această cale, cercetarea europeană în domeniul arheometriei contribuie la educarea şi formarea cetăţeanului european, la înţelegerea şi la respectarea diversităţii Europei în termeni de cultură, instituţii, istorie, limbi şi valori spirituale.

Pentru activitatea de cercetare descrisă mai sus este esenţială multidisciplinaritatea domeniului. În climatul economic actual - atât la nivel naţional, dar chiar şi la nivel european - este extrem de dificil pentru muzee să îşi dezvolte şi să facă uz în mod autonom de tehnici analitice moderne. Necesitatea cooperării istoricilor şi restauratorilor cu experţi fizicieni şi chimişti este vitală şi va duce în mod necesar la creşterea volumului de cunoştinţe ştiinţifice şi la perfecţionarea echipamentelor, lucuri care altfel ar fi imposibile în micile laboratoare de conservare şi restaurare ce se găsesc în muzeele din România.

Potenţialii beneficiari ai prezentei propuneri de proiect sunt toate muzeele de istorie şi artă din România (Muzeul Naţional de Istorie a României, Bucureşti, Institutul de Arheologie al Academiei Române "Vasile Pârvan", Muzeul Municipiului Bucureşti, Muzeul de Istorie a Transilvaniei, Cluj, Muzeul Naţional de Artă, Bucureşti, Muzeul Ţării Crişurilor din Oradea) şi toate facultăţile de artă şi istorie din ţară.

Pentru toate activităţile de cercetare descrise mai sus este absolut necesara crearea unei comunităţi interdisciplinare. Din cauza caracterului european şi chiar internaţional al istoriei şi arheologiei, cercetarea în domeniul arheometriei trebuie să se realizeze în reţele de excelenţă care să stabilească o legatura strânsă între arheologi, muzeografi, istorici, fizicieni şi chimişti din diferite muzee, instituţii de cultură şi institute de cercetare, eventual interconectate la nivel internaţional. Aceast fapt este o realitate în climatul economic al zilelor noastre, când este evident că muzeele nu pot dezvolta singure metode analitice perfomante, având nevoie de expertiza în domeniu a fizicienilor şi chimiştilor. Necesitatea colaborării arheologilor şi istoricilor cu cercetători din domeniile ştiintelor naturii devine deci o necesitate atât la nivel european, cât şi la nivel naţional. Prin activitatea sa, reţeaua de arheometalurgie ce se va constitui prin prezentul proiect va contribui la educarea şi formarea viitorului cetăţean al Uniunii Europene, asigurându-i acestuia cunoaşterea şi respectul diversităţii europene în termeni de cultură, instituţii, istorie, limbi şi valori de patrimoniu. Prezentul proiect va ţine cont şi de noua tendintă din domeniul arheometriei, şi anume implicarea puternică a tehnologiilor informatice şi ale comunicării (ICT), care poate fi folosită la dezvoltarea personalului implicat, a creativităţii şi conţinutului cercetării prin oferirea de mijloace pentru invăţare cum ar fi e-manuale şi/sau resurse culturale sub formă digitală (de exemplu, site-uri web specializate pentru profesionişti ai cercetării muzeale, studenţi sau simpli vizitatori şi muzeelor). Prin obiectivele sale, proiectul va avea deci şi un rol educaţional şi de instruire.

Pentru deteminarea compoziţiei elementale a obiectelor metalice sunt folosite numeroase metode analitice. Metodele de analiză tradiţionale, bazate pe fenomene chimice oferă o bună precizie şi acurateţe, dar ele implică distrugerea totala sau parţiala a obiectului de analizat. Este important de ştiut faptul că metode considerate de chimişti ca fiind nedistructive implică totuşi un anumit grad de deteriorare a obiectului de analizat, şi nu pot fi folosite pentru analiza obiectelor de patrimoniu, mai ales în cazul celor manufacturate din metale preţioase (aur, argint) sau a unor obiecte de o deosebită valoare istorică şi estetică, în cazul cărora aspectul este esenţial şi nu trebuie să fie afectat în nici un fel de analize şi cercetări asupra respectivului obiect. Cele mai folosite şi potrivite tehnici de analiză nedistructivă pentru obiectele de patrimoniu sunt: Fluorescenta de Raze X (XRF), Emisia de Raze X Indusa de Protoni (PIXE) şi Analiza prin Activare cu Neutroni (NAA) - acronimele provin din abrevierile în limba engleză ale tehnicilor, dar sunt încetăţenite ca atare. Aceste tehnici prezintă avantajul nedistructivităţii, făcându-le de nepreţuit în cazul investigării obiectelor unice, cum sunt artefactele din muzee şi colecţii de artă. Dintre acestea, tehnica de analiză prin activare cu neutroni, deşi foarte sensibilă, prezintă urmatoarele dezavantaje: numărul de reactoare nucleare la care se poate realiza este din ce în ce mai mic în ultima vreme, iar proba analizată rămâne radioactivă, nemaivorbind de faptul că metoda impune limitări asupra dimensiunii probei de analizat.

Studiul elementelor-urnă în obiectele metalice arheologice poate da indicaţii preţioase despre provenienţa metalului folosit şi despre tehnicile de fabricaţie, conducând la concluzii importante legate de aspecte comerciale, culturale şi religioase referioare la populaţiile străvechi. De asemenea, obiectele metalice vechi sunt caracterizate şi de prezenţa unor microincluziuni, adică zone de dimensiuni micronice cu compoziţie diferită de cea a zonelor înconjuratoare.

Proiectul de fata îşi propune să abordeze studiul compoziţiei elementale a unor obiecte de aur, argint şi bronz din patrimoniul cultural românesc, având scopul de a le caracteriza din punct de vedere arheometalurgic, şi, pe baza acestei caracterizări, să se tragă concluzii privind originea metalului folosit, a tehnologiilor şi să se obţină diverse rezultate de natură istorică şi arheologică (schimburi comerciale, conflicte, schimburi religioase între populaţiile antice). Pentru caracterizarea din punct de vedere compoziţional a obiectelor de patrimoniu se vor folosi metodele XRF (şi varianta sa avansată, bazată pe excitarea cu radiaţie de sincrotron SR-XRF), PIXE (şi varianta sa modernă de tip microfascicol, micro-PIXE).

În cazul metodei fluorescenţei de raze X (XRF), atomii ţintei sunt excitaţi cu radiaţie electromagnetică, ei emiţând ca urmare a acestei interacţii radiaţie X caracteristică specifică fiecărui tip de atom. Metoda XRF este atât calitativă (identifică elementele prezente în probă), cât şi cantitativă (pe baza intensităţii radiaţiei detectate, se poate stabili concentraţia acestora).

Cea mai modernă variantă a metodei XRF (SR-XRF) face uz de excitarea cu radiaţie de sincrotron, radiaţie produsă în mari acceleratoare de electroni. Datorită proprietăţilor radiaţiei de sincrotron - intensitate ridicată, tunabilitate, polarizare în planul inelului de stocare - limitele de detecţie sunt mult îmbunătăţite. Astfel, dacă în cazul excitării cu tub de raze X sau sursă gama, care se utilizează pentru excitare în cazul instalaţiilor de laborator - limitele de detecţie sunt de ordinul părţilor per milion (ppm), în cazul SR-XRF acestea coboară la nivelul părţilor per bilion (ppb). Mai mult, fascicolul excitator în cazul SR-XRF poate fi focalizat în spoturi de dimensiuni micronice, permiţând şi analize cu o înaltă rezoluţie spaţială ale probelor (determinări de microincluziuni).

În ultimul deceniu au apărut şi instalaţii XRF portabile care au ca element central detectori răciţi Peltier (spre exemplu, Si PIN), care nu necesită răcirea cu azot lichid, cum este cazul instalaţiilor clasice de acest tip. Aceste instalaţii portabile pot fi folosite cu succes pentru analiza in-situ a obiectelor de patrimoniu. În cadrul prezentului proiect şi folosind finanţarea astfel obţinută, se intenţionează a se achiziţiona un astfel de spectrometru care ar permite analiza obiectelor de muzeu in-situ.

În concluzie, XRF este o tehnică analitică non-destructivă sensibilă care poate fi utilizată cu succes în studiul artefactelor de imporţantă arheologică.

Tehnica emisiei de raze X caracteristice induse de protoni PIXE este bazată pe detectarea razelor X caracteristice produse prin bombardarea obiectului de studiat cu un fascicol de protoni produs de un accelerator de particule (de obicei cu energii de 3 MeV). Tehnica este sensibilă (limite de detecţie de ordinul ppm-urilor), rapidă (timpi de achiziţie mai scurţi decât în cazul XRF), iar măsurările se pot face şi în fascicol extern. În cazul folosirii instalaţiilor micro-PIXE, ce conţin diagrame ţi seturi de lentile cuadrupolare, fascicolul este focalizat până la dimensiuni ale spotului de ordinul micrometrului, fiind posibilă scanarea probei cu o înalta rezoluţie spaţială şi maparea compoziţiei acesteia. Analiza spectrelor PIXE se va face cu softul comercial GUPIX, ce va fi achiziţionat folosind fondurile acordate prin prezentul proiect. Softul, scris de specialişti ai Universităţii din Guelph, Canada este consacrată în domeniu, şi are la bază metoda parametrilor fundamentali.

Majoritatea obiectelor de aur din patrimoniul muzeal românesc nu au fost încă analizate, prezentul proiect urmărind tocmai analiza acestui tip de obiecte în vederea stabilirii compoziţiei lor elementale. Pe baza aceastor informaţii, urmează să se tragă concluzii de ordin arheologic şi istoric. În cadrul prezentului proiect vor fi studiate nu numai obiecte antice de aur (monezi, obiecte de podoabă) aparţinând MNIR şi IA-AR, ci şi pepite de aur natural transilvan, în vederea stabilirii dacă acest aur a fost folosit inainte de cucerirea romană a Daciei. Un rezultat practic al acestui proiect va fi intocmirea unei baze de date cu compoziţiile obiectelor de aur studiate. În cadrul prezentului proiect vor fi studiate - folosind tehnica micro-PIXE atât la acceleratorul AGLAE, Louvre, Paris, cât şi la acceleratorul AN2000 al LNL, Italia - fragmente din obiectele tezaurului de la Pietroasa, având drept scop găsirea de incluziuni de elemente platinice (Pt, Ir, Os, Pd, Ru, Rh) şi/sau de elemente cu puncte de topire ridicate (Ta, Nb). Pe baza găsirii acestor incluziuni se vor trage concluzii de provenienţă şi fabricaţie a pieselor acestui tezaur. Se vor compara şi rezultatele obţinute cu micro-PIXE cu cele obţinute cu SR-XRF (de asemenea, varianta microfascicolului), iar interpretarea rezultatelor se va face în colaborare cu specialiştii MNIR, IA-AR si FI-UB.

Un studiu extensiv - folosind tehnicile XRF şi PIXE - va fi efectuat pentru studiul monezilor de argint medievale moldoveneşti (grosi), care au circulat între secolele al XIV-lea şi al XVI-lea. Ele vor fi studiate pentru a clarifica evoluţia procesului de emitere/batere - inflaţie (creşterea conţinutului de Cu şi scaderea corespunzătoare a celui de Ag), găsirea potenţialelor surse de argint folosite şi a tehnologiilor de batere. Pentru majoritatea monezilor vom folosi XRF, şi numai pentru exemplarele mai deosebite metoda PIXE (care este mai scumpa). Problema ce a determinat acest studiu este aceea că în Moldova nu există mine de argint, şi că prima emisiune monetara moldovenească (Petru I Musat) s-a facut la sfârşitul secolului al XIV-lea folosind probabil argintul obţinut prin retopirea monezilor straine acumulate în vistieria statului ca taxe sau prin schimburi comerciale. Ca urmare, vom studia nu numai compoziţia elementală a monezilor moldoveneşti medievale, dar şi cea a monezilor maghiare, poloneze, tătare, valahe, emise în aceeaşi perioadă. Pentru stabilirea sursei de argint vom folosi prezenta şi conţinutul în elemente-urma (Au, Bi, Pb, Sb, Zn). Vom studia şi eventualele procedee de falsificare, gen argintare sau placare cu tabliţă subţire de argint pe miez de cupru sau bronz. În final vom alcătui o baza de date cu compoziţia acestor monezi, interpretarea rezultatelor făcându-se cu specialişti de la MNIR, IA-AR şi FI-UB. Un studiu similar se va efectua şi pe obiecte şi monezi de argint dacice.

Pentru clasificarea cronologică şi/sau geografică a obiectelor arheologice de bronz este nevoie de o cunoastere cât mai exactă şi a compoziţiei elementale a acestora, care poate furniza şi detalii privind provenienţa şi/sau tehnicile de fabricaţie a respectivului obiect arheologic. În cadrul prezentului proiect vom detemina - folosind metoda XRF- compoziţia unor obiecte antice de bronz şi a unor monezi - datând dinainte de secolul VI AD, găsite pe teritoriul românesc şi aflate în colecţiile MNIR şi IA-AR. Vom elabora, pe baza rezultatelor obţinute - o baza de date cu compoziţiile obiectelor analizate - atât elemente majore (Cu, Sn, Pb), dar şi elemente minore şi elemente-urma (Sb, Bi, Ag, As, Zn).

Rezultatele obţinute prin efectuarea analizelor acestor obiecte de aur, argint şi bronz nu vor fi numai conţinute în bazele de date ce vor fi utilizate în cadrul muzeelor, dar vor fi şi diseminate prin publicarea unor articole de specialitate şi prin comunicări la conferinţe şi workshopuri. De asemenea, ele vor constitui şi o parte din informaţia ce va fi conţinuta în e-manualul ce va fi realizat în cadrul acestui proiect, e-manual ce va prezenta potenţialul tehnicilor analitice nucleare în domeniul arheometriei. Acest e-manual va fi realizat pe CD-uri ce vor fi diseminate în muzee din România. Un alt obiectiv al prezentului proiect este şi realizarea unui site web dedicat arheometriei, care va prezenta informaţie selectată din materialul prezentat în e-manual. Acest e-manual va fi deosebit de util muzeografilor, istoricilor şi restauratorilor, şi va putea fi folosit în educarea tinerilor studenţi în domeniul fizicii, chimiei şi arheologiei, şi va prezenta şi modul în care tehnicile analitice nedistructive bazate pe detecţia razelor X caracteristice (XRF, SR-XRF, PIXE si micro-PIXE) pot fi utilizate în domeniul arheometriei pentru rezolvarea de probleme de autentificare, provenienţă, conservare, restaurare, studii de istorie şi arheologie.

Proiectul propus are drept caracteristici de baza complexitatea şi caracterul multidisciplinar. Pentru activităţile de cercetare descrise mai sus este importantă existenta şi actiunea concertată a unei comunităţi multidisciplinare, care se va forma prin crearea reţelei de instituţii implicate în proiect. Formarea acestei reţele de arheometalurgie este extrem de importantă în climatul economic actual - atât la nivel naţional, dar chiar şi la nivel european, dat fiind faptul că este extrem de dificil pentru muzee sau alte instituţii de cultură să posede sau să dezvolte aparatura şi tehnici moderne de analiză. Este deci evidentă necesitatea colaborării muzeografilor, istoricilor şi conservatorilor cu specialişti în fizică şi chimie, această colaborare oferind posibilităţi deosebite de sporire a informaţiilor ştiinţifice asupra obiectelor de patrimoniu, informaţii deosebit de utile celor ce activează în grupurile de conservare-restaurare din muzee. Implicarea tehnicilor informaţionale şi de comunicaţie (ICT) în arheometrie va consta în crearea de mijloace utile noilor metode de educatie ştiinţifică (e-manual), în crearea de facilităţi moderne de comunicare-informare, cum ar fi website-ul propus, util profesioniştilor, studenţilor şi chiar vizitatorilor muzeelor. Reţeaua de arheometalurgie româneasca realizată prin acest proiect va contribui astfel la formarea şi educarea viitorilor cetăţeni al Uniunii Europene, asigurand o înţelegere reciprocă şi respectul cuvenit diversităţii Europei unite în termeni de cultură, instituţii, istorie, limbi şi valori ale patrimoniului. Implementarea proiectului depinde doar de funcţionarea normală a instalaţiilor experimentale, în special a acceleratorului de particule TANDEM al IFIN-HH. Cooperarea internaţională (COST G8, EU-ARTECH si TARI - FP6) pentru 2005-2006 există deja şi va fi prelungită pentru 2007-2008, asigurând accesul la infrastructurile analitice performanţe europene ca microfasciculul pentru tehnicile micro-PIXE şi micro SR-XRF.

Realizarea prezentului proiect va oferi oportunităţi unice specialiştilor în istorie şi arheologie, prilejuind efectuarea de analize compoziţionale asupra unor obiecte din patrimoniul naţional încă nestudiate din punct de vedere arheometric; proiectul va pune în valoarea echipamentele existente şi expertiză în domeniu a specialiştilor implicaţi (în special, cea a fizicienilor nuclearişti activând în domeniul arheometriei). Proiectul va crea noi oportunităţi de educare şi formare a studenţilor - în fizică şi istorie - muzeografilor, restauratorilor, istoricilor, punând în valoare la un înalt nivel resursele patrimoniului cultural românesc.

Managementul ştiinţific al proiectului se va realiza prin:

Întilniri periodice (trimestriale) cu toţi partenerii implicaţi în proiect în care se vor stabili modalităţile practice de lucru, se vor furniza probele de analizat şi în care se vor discuta rezultatele obţinute şi progresele făcute în perioada scursă de la precedenta întâlnire;
Evaluari semestriale interne ale rezultatelor proiectului - în corelatie cu realizarea rapoartelor de cercetare;
Actualizarea cunoştinţelor din domeniul arheometriei folosind internetul, bibliotecile specializate ale partenerilor şi contactele internaţionale ale participanţilor la proiect;
Legatură permanentă (şi promptă!) cu colaboratorii se va ţine prin intermediul postei electronice;
Întâlniri bilaterale - ori de câte ori este nevoie - pentru predarea/primirea probelor de analizat;
Prezentări de comunicări şi rapoarte ştiinţifice în cadrul Seminarului Naţional de Arheologie din cadrul Facultăţii de Istorie a Universităţii din Bucureşti;
Organizarea unui simpozion de arheometalurgie la finalul proiectului.

Coordonarea şi comunicarea pentru atingerea obiectivelor proiectului se vor face în concordanţă cu planul de realizare al proiectului, conducatorul de proiect şi responsabilii ştiinţifici de colaborare asigurând managementul proiectului şi monitorizând realizarea obiectivelor, respectarea planului de lucru, realizare şi prezentarea rapoartelor de cercetare, supraveghind ritmicitatea finanţării prin contacte cu autoritatea contractantă (MEdC).

Acceleratorul 8 MV HVEC Tandem al IFIN-HH şi echipamentele conexe - existent;
Spectrometru XRF al IFIN-HH - existent;
Spectrometru XRF portabil - de achiziţionat de către IFIN-HH folosind fondurile obţinute prin prezentul proiect;
Infrastructura de calcul a instituţiilor implicate în proiect (PC-uri şi reţele informatice existente, PC-uri şi alte periferice de achiziţionat) - pentru detalii, vezi lista de echipamente pusă în joc de fiecare partener;
Materiale metalice certificate de referinţă (standarde) - aliaje şi folii metalice pure - de achiziţionat de către IFIN-HH folosind fondurile obţinute prin prezentul proiect;
Softul GUPIX şi alte softuri - de achiziţionat de către parteneri folosind fondurile obţinute prin prezentul proiect;
Biblioteca Facultaţii de Istorie a Universităţii Bucureşti;
Arhivele ştiinţifice ale IA-AR;
Echipele de cercetători ştiinţifici din listele de personal corespunzatoare formularelor A2.1;
15.000.000.000 ROL pentru cele 36 de luni ale proiectului, distribuite între parteneri conform planului de realizare, care urmează a fi utilizate pentru plata manoperei a 250 om ? lună, achiziţii de echipamente şi tehnică de calcul, organizarea simpozionului final, realizarea site-ului web şi a CD-urilor conţinând e-manualul, mobilităţi internaţionale, s.a.m.d. (vezi planul de realizare al proiectului, cu prezentarea defalcată a cheltuielilor pe etape, parteneri şi categorii de cheltuieli);
Colaborarea cu AGLAE, Paris prin EU-ARTECH (vezi documentele anexate formularelor B);
Accesul la LNL, Italia prin programul TARI al EU FP6 (vezi documentele anexate formularelor B).

ultima oră

Obiective globale