توسعه اولین شتاب‌دهنده ذرات قابل‌حمل برای تحلیل هنر صخره‌ای
یک پروژه نوآورانه در حال انجام به دنبال متحول کردن مطالعه و حفظ میراث فرهنگی است. با نام NoMAD (دستگاه تحلیل و تصویر برداری غیر مخرب سیار)، این پروژه هدف دارد تا اولین شتاب‌دهنده ذرات قابل حمل جهان را توسعه دهد.
این دستگاه نوآورانه به محققان اجازه می‌دهد تا تحلیل غیر تهاجمی از هنر صخره‌ای و دیگر آثار ظریف را در محل انجام دهند و نیازی به برداشت نمونه و حمل آن‌ها را از بین ببرد.
«NoMAD بر روی هنر صخره‌ای نقاشی شده تمرکز دارد، که قسمت مهمی از میراث فرهنگی مشترک ماست»، گفت پروفسور جیمی همپسن، که این پروژه را به طور مشترک رهبری کرده است.
این پروژه که از طرف UKRI تأمین مالی شده است، با همکاری میان باستان‌شناسان دانشگاه اکستر و موزه اشمولین در آکسفورد با فیزیک‌دانان دانشگاه لیورپول و ANSTO (سازمان فناوری علم هسته‌ای استرالیا) به اجرا درآمده است.
این تیم بین رشته‌ای اخیراً آزمایشات اولیه‌ای در دروازه علمی CERN در ژنو انجام داده است، و از شتاب‌دهنده پروتونی ELISA برای ارزیابی پتانسیل فناوری برای تحلیل هنر صخره‌ای استفاده کرده است.
چالش‌ها در مطالعه هنر صخره‌ای
هنر صخره‌ای دیدگاه‌های ارزشمندی درباره زندگی و باورهای فرهنگ‌های باستانی ارائه می‌دهد. اغلب هزاران سال پیش از زبان نوشتاری بوده و این نقاشی‌ها نمایانگر برخی از ابتدایی‌ترین اشکال بیان بشری هستند.
«اما مثل دیگر آثار باستانی، هنر صخره‌ای به تحلیل بدنی محدود می‌شود و در طول قرون گذشته، رنگدانه‌ها محو شده و از طریق هوازدگی طبیعی و انباشت آسان، ناپدید می‌شوند»، همپسن افزود.
روش‌های سنتی برای تحلیل هنر صخره‌ای اغلب برداشت نمونه را ضروری می‌کند، که می‌تواند برای مکان‌هایی که حساسیت فرهنگی دارند، مشکل‌زا باشد.
NoMAD یک جایگزین غیرتهاجمی ارائه می‌دهد، با استفاده از تحلیل انتشار X-ray القا شده پروتونی (PIXE). این تکنیک با استفاده از یک پرتو پروتون تسریع شده برای شناسایی عناصر شیمیایی در یک ماده بدون ایجاد آسیب استفاده می‌کند.
غلبه بر چالش‌های فنی ضروری است
با این حال، تحلیل PIXE به شتاب‌دهنده‌های بزرگ و ثابت نیاز دارد. NoMAD به دنبال غلبه بر این محدودیت است و تلاش می‌کند فناوری را کوچک کرده و قابلیت‌های تحلیلی آن را حفظ کند.
«NoMAD به دنبال طراحی یک شتاب‌دهنده ذرات قابل حمل و فشرده با استفاده از پیشرفت‌های اخیر در فناوری فرکانس رادیویی با فرکانس بالا است»، تیم تحقیقاتی در یک بیانیه مطبوعاتی گفت.
«این امکان را به ما می‌دهد که تحلیل PIXE در سایت‌های باستانی و موزه‌ها در سراسر جهان انجام پذیرد.»
اما این کار چالش‌های مهندسی قابل توجهی دارد، به دلیل این که نیاز به بهینه‌سازی دقیق اندازه، قدرت و دقت شتاب‌دهنده دارد.
«برای اینکه یک شتاب‌دهنده قابل حمل PIXE به واقعیت تبدیل شود، فیزیک‌دانان تیم نیاز دارند که ابعاد آن را کم کنند و استحکام، قابلیت اطمینان و کارایی آن را بهبود بخشند»، توضیح داد دکتر تسا چارلز از ANSTO.
آزمایش و توسعه
در طول آزمایش‌های اولیه در CERN، تیم تحقیقاتی از نمونه‌های رنگی استفاده کردند که شبیه به آنهایی هستند که در هنر صخره‌ای یافت می‌شوند، تا اثرات پرتو پروتون را ارزیابی کرده و شرایط بهینه برای تحلیل را تعیین کنند.
«بنابراین، طرح این است که دستگاه را به صورت تکراری آزمایش و بهینه‌سازی کنیم، هم دینامیک پرتو و هم عملکرد فرکانس رادیویی را»، دکتر چارلز تأکید کرد.
تیم اکنون بر روی توسعه نمونه‌های اولیه شتاب‌دهنده پرتاب‌پذیر و تهیه پایگاه داده از سایت‌های آزمونی احتمالی متمرکز است.
“در حالی که تیم تحقیقاتی معتقد است که شتاب‌دهنده پرتاب‌پذیر کاملاً عملیاتی چندین سال فاصله دارد، توسعه نمونه‌های اولیه از طریق این پروژه یک گام مهم خواهد بود،” نتیجه‌گیری بیانیه مطبوعاتی بیانیه مطبوعاتی .
علاوه بر این، مزایای NoMAD انتظار می‌رود که فراتر از هنر صخره‌ای برود. می‌توان از آن برای مطالعه سفالینه‌های باستان یا حتی شناسایی آلاینده‌ها در نمونه‌های محیطی استفاده کرد.
