深藏盧浮宮博物館地下的藝術(shù)保護神：粒子加速器

◎文 中國科學(xué)院物理所 陳 星

法國巴黎的盧浮宮博物館是世界上最古老、最大的博物館之一，1793年11月18日正式向公眾開放，其藝術(shù)珍藏品已超過40萬件。

20世紀(jì)80年代初，為改建擴建盧浮宮博物館，當(dāng)時的法國總統(tǒng)密特朗邀請了世界15位頂級博物館館長抉擇應(yīng)征的改建擴建方案。其中13位博物館館長選擇了著名設(shè)計師貝聿銘的方案：在盧浮宮的拿破侖庭院內(nèi)建造一座玻璃金字塔。

愛神維納斯雕像、勝利女神像、達(dá)·芬奇的蒙娜麗莎畫等盧浮宮博物館中最珍貴的藏品都向參觀者展示。而就在那新建的玻璃金字塔下深15米處的地下，卻有一樣?xùn)|西是盧浮宮博物館館長絕不對參觀者展示的—是一臺名為AGLAE的粒子加速器。

唯一一臺用于藝術(shù)保護的粒子加速器

為何盧浮宮博物館地下有臺粒子加速器呢？

粒子加速器是20世紀(jì)30年代發(fā)明的，最初主要用于粒子物理研究。據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界有3萬多臺加速器，但其中用于粒子物理研究的只占一小部分，絕大部分加速器在各應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮著獨特的作用。但最令人意想不到的是它們在文化保護中的作用，AGLAE粒子加速器就是世界上唯一一臺藝術(shù)專用的粒子加速器。

AGLAE的來歷

盧浮宮博物館1931年就建立了研究實驗室，實驗室的主要目標(biāo)是研究藝術(shù)和考古物品的創(chuàng)作所涉及的材料和技術(shù)，如生產(chǎn)方法、來源研究、認(rèn)證和保護。初期階段，實驗室檢測博物館收藏的繪畫用的是光學(xué)顯微鏡、紫外線、紅外光或X射線照相等手段。到了20世紀(jì)60年代，隨著考古學(xué)的發(fā)展，多種光譜技術(shù)被應(yīng)用于藝術(shù)品和考古物品的分析，包括紫外光譜法、X射線熒光光譜法，甚至是X射線衍射法。

盧浮宮博物館的藏品價值連城，加之藝術(shù)品所具有的獨特性，檢測技術(shù)只能首選那些非破壞性、非侵入性的技術(shù)手段來尋找答案。研究實驗室的檢測設(shè)施通常要求將樣本放置在真空環(huán)境中進行材料分析，而研究人員常因真空室尺寸所限，無法研究較大的碎片。

為此，1982年，盧浮宮博物館決定在館內(nèi)配置一個專用的粒子加速器，即為AGLAE。

身懷絕技的加速器

AGLAE加速器采用的是NEC公司建造的串列式靜電加速器，總長度約27米，配備了2個離子源，一個用于產(chǎn)生質(zhì)子和氘，另一個用于產(chǎn)生氦離子。該加速器建有2條實驗束線，一條通向真空室，而另一條稱為外光束線，無需任何取樣，不受真空室尺寸的限制，可直接分析任何大小和形狀的藝術(shù)品。

離子被AGLAE加速至20000～30000千米/秒的速度后轟擊被檢物，隨后被檢物發(fā)射出不同的輻射；這些輻射由后端的探測器捕獲，數(shù)種技術(shù)相結(jié)合，對被檢物表層所含的微量化學(xué)元素進行識別。

AGLAE的安裝從1984年開始，1988年6月正式投入使用，成為解決博物館研究難題的主要技術(shù)手段。

研究人員利用AGLAE分析文物由什么材料制成，并驗證它們的真實性。例如他們檢查法國政府送給拿破侖·波拿巴的劍鞘是否真的用純金鑄造。

AGLAE還用來研究玻璃、金屬和陶瓷藝術(shù)品。某種古代陶瓷被點燃時會呈現(xiàn)出一種金屬光澤。帕切科團隊用AGLAE來確定這種陶瓷碎片中的元素，了解這種陶瓷的起源。這項技術(shù)最早出現(xiàn)在9世紀(jì)時古希臘的美索不達(dá)米亞，后來曾遍布地中海區(qū)域，但在17世紀(jì)時卻大部消失了，只有西班牙的一些陶工仍然延續(xù)著這一傳統(tǒng)手藝。用AGLAE為這種陶瓷在各時間段、各產(chǎn)地制作了詳細(xì)的“身份證”，使每件這種陶瓷的產(chǎn)品產(chǎn)地與年代清晰可查。

曾有研究報告詳細(xì)描述了AGLAE如何被用來分析某個象牙上裝飾性油漆痕跡的化學(xué)特征。研究結(jié)果竟顯示這些象牙上的漆很可能是在公元前7世紀(jì)涂制的。

升級改造

作為世界上唯一一臺完全致力于分析文物的粒子加速器，AGLAE運行了將近30年，不得不進行升級改造。完成升級改造的AGLAE于2017年11月23日開始正式運行。新AGLAE總長37米，增加了使光束線穩(wěn)定的磁鐵，配置了更靈敏的多類型組合探測器，其空間分辨率、光束穩(wěn)定性和多粒子檢測能力大大提高，大幅度降低了對受檢文物及藝術(shù)品的輻射劑量，十分有利于敏感材料的分析。新AGLAE可以24小時不停歇地工作，它的光束線運行實現(xiàn)了完全自動化，有助于滿足法國其他博物館以及外國研究人員日益增長的研究需求。