大科学装置解锁考古“新技能” 用中子破译文物“密码”

大科学装置解锁考古“新技能” 用中子破译文物“密码”

中国散裂中子源（CSNS）作为“超级显微镜”，不仅在材料科学、生命科学等领域发挥着重要作用，如今又在文物无损检测领域展现出独特优势。通过中子成像、衍射和活化分析等技术，研究人员能够深入揭示文物的内部结构、化学成分和制作工艺，为文化遗产保护提供了新的科技支撑。

中国散裂中子源科研人员利用能量分辨中子成像谱仪开展文物检测。黄政正 陈雅靖 摄

11月26日至29日，由散裂中子源科学中心主办、故宫博物院和广东省博物馆协办的首届中子技术文化遗产科学应用国际学术研讨会在东莞召开。来自全球百余位文化遗产和中子技术研究领域的专家学者齐聚一堂，分享中子技术在文物保护、考古研究、文化遗产保护和修复等方面的最新研究成果和实践经验。

中国散裂中子源被誉为“超级显微镜”，是深度探索微观世界的“国之重器”。中国科学院高能物理研究所副所长、中国散裂中子源二期工程总指挥王生表示，中子作为一种独特的微观粒子，正在文物研究中展现出重要价值。

中国散裂中子源的建设与运行，为利用中子技术进行文物分析提供了前所未有的机遇。例如，“南海一号”沉船的考古研究就在中子技术的支持下取得重要成果。不同的中子技术研究侧重点不同：

• 中子成像技术可以在不对文物造成任何损坏的情况下，清晰地显示其内部结构和细节。与传统的X射线成像相比，中子对于由重金属包裹或内部结构复杂的文物，具有更强的穿透能力，就像给文物拍“CT”。

• 中子衍射技术可以用来研究文物的晶体结构，有助于确定文物的真伪、产地和制作工艺。

• 中子活化分析技术则可用来确定文物的化学成分，对于研究文物的产地、制作工艺和贸易路线具有重要意义。

本次研讨会还带来三十场主题报告，主讲人既有故宫博物院、国家博物馆、广东省博物馆、秦始皇帝陵博物院等利用大科学装置开展文物研究的专家，也有中国散裂中子源、合肥光源、中国原子能科学研究院等提供文物表征研究手段的科研人员，此外还有来自德国、法国、意大利、荷兰、瑞士、日本的外国专家。

故宫博物院文保科技部副主任雷勇表示，中子技术在分析文物材质、揭示古代制作工艺方面，展现出显著的优势。通过无损检测技术，可以在不伤害文物的前提下，深入探寻历史真相，挖掘文物承载的丰富信息。这不仅是一项科技与人文的创新实践，更为文化遗产的保护和传承提供坚实的科技支撑。

广东省博物馆文物保护科技中心主任张欢介绍，依托中国散裂中子源能量分辨成像谱仪，广东省博物馆开展了出土汉代铁剑、清代鎏金铜器、清光绪校准铜砝码等5件文物的研究。其中的文物样品之一清代鎏金铜器，X射线难以穿透金属铜器外壁观察内部结构，而中国散裂中子源科研人员在不破坏铜器底盖的情况下，利用中子成像很容易穿透外壁看到内部的长条形状物品，提供了更为丰富的样品信息。

“中国散裂中子源的专业谱仪对未来文化遗产科学研究至关重要。”来自意大利的专家Francesco Grazzi表示，期待未来与中国散裂中子源在文化遗产领域研究的进一步合作。