Partikelacceleratorer avslöjar nya detaljer om kulturarvet

– Man kan tänka sig anläggningarna som oerhört kraftfulla mikroskop eller röntgenapparater. Det ger oss bättre möjligheter att studera materialegenskaper och kemiskt innehåll, men det innebär också att nya typer av prov kan analyseras.

Det säger Björn Nilsson, arkeolog vid Lunds universitet och koordinator för den kulturarvsrelaterade forskningen som pågår vid MAX IV och ESS. Fullt utbyggda blir forskningsanläggningarna störst i Sverige, och de kommer att få stor betydelse för många vetenskapsfält – långt utanför Sveriges gränser. Björn Nilsson ser många spännande användningsområden för institutioner, konservatorer och andra aktörer på kulturarvsområdet.

– Ja, med de olika analysmetoderna vid anläggningarna kan vi ner på nanonivå studera detaljer av konstverk, textilier och metaller, men också biologiska material som ägg och skelettdelar, säger Björn Nilsson.

ESS och MAX IV

ESS (European Spallation Source) är ett gemensamt EU-projekt som 13 medlemsländer i ett konsortium står bakom, däribland värdländerna Sverige och Danmark. Anläggningen, som påbörjades 2014, kommer att kosta drygt 1,8 miljarder euro att uppföra. De första forskningsprojekten startar 2023.

MAX-laboratoriet (Microtron Accelerator for X-rays) är en del av en befintlig nationell forskningsinfrastruktur i Lund sedan snart trettio år. Den senaste anläggningen, MAX IV, är den fjärde i ordningen och den mest kraftfulla hittills. Fullt utbyggd är den först om några år, men verksamheten vid MAX IV pågår sedan 2016 och här arbetar redan 270 anställda.

ESS utnyttjar neutroner för att analysera prover på atom- och molekylnivå. MAX IV är däremot en så kallad synkrotronkälla, där elektroner accelereras för att åstadkomma ett högintensivt ljus av olika våglängder – som sedan används för att undersöka material och föremål.

– Gemensamt är att de skapar strålning med mycket hög energi. En vanlig analys som röntgenflourescens kan exempelvis utföras snabbare och med högre precision och upplösning än tidigare, säger Björn Nilsson.

Vilka analyser kan göras?

Både MAX IV och ESS möjliggör en lång rad olika analyser. Längs de två acceleratorerna vid MAX IV kopplas ett antal instrument. Synkrotronljus, som skapas i acceleratorerna, leds sedan ut genom olika så kallade strålrör och används för exempelvis avbildning, spridning och spektroskopi.

– Ofta kombineras analysinstrument vid olika strålrör för att undersöka föremål och visualisera materialegenskaper, säger Björn Nilsson.

Under 2020 kommer tio sådana instrumentstationer, strålrör, att finnas i drift vid MAX IV. Och inom de närmaste åren tas ytterligare sex instrumentstationer i drift.

– Varje strålrör har egen finansiering och riktar sig mot en viss typ av användare eller en viss typ av undersökningsteknik. Användare inom kulturarvsområdet kommer i princip att kunna utnyttja dem alla, säger Björn Nilsson.

LINXS kopplar ihop användare med experter

För att underlätta tillgång till MAX IV, och så småningom ESS, har Lunds universitet skapat organisationen LINXS (Lund Institute of Advanced Neutron and X-ray Science). Björn Nilsson är deltidsanställd vid LINXS och har till uppgift att sammanföra potentiella användare inom kulturarvssektorn med lokala experter i Lund. Han uppmanar konservatorer och andra som har ett problem eller en frågeställning som skulle kunna lösas med högupplöst analys att kontakta LINXS.

– Vi hjälper nya användare att komma i kontakt med lämpliga experter vid anläggningarna. Beroende på vilket problem användaren har är det olika metoder som ska användas och olika frågor man bör och kan ställa.

Stråltid – tillgång till instrument

Användaren diskuterar sedan möjliga projektupplägg med experterna, så kallade instrument scientists, som ofta är fysiker eller kemister. Tillsammans formulerar man en skriftlig ansökan om stråltid. Vanligtvis krävs, enligt Björn Nilsson, förutom användaren, medverkan av två lokala experter – en som behärskar den tekniska utrustningen och en som tolkar resultaten.

– Den här lilla tvärvetenskapliga gruppen får sedan tillsammans mejsla ut en ansökan om stråltid; formulera frågeställningar, välja lämpliga instrument och diskutera hur data bäst kan presenteras.

Undersökningen är kostnadsfri

En vanlig fråga är vad det kostar att analysera sitt material. Anläggningen är tillgänglig för alla forskare, och för dem är det gratis att använda, konstaterar han.
– Men man måste öppet publicera alla data, säger Björn Nilsson.

Workshop för kulturarvet 2020

Praktiskt inriktade workshoppar anordnas regelbundet av organisationen LINXS. Workshopparna ger intresserade forskare möjlighet att ta med sig sitt fynd och/eller sin initiala frågeställning, och att jobba med experter på plats i Lund. Under 2020 kommer LINXS sannolikt att hålla en grundläggande workshop för kulturarvssektorn, säger Björn Nilsson.

Nätverket Heritage Science Sverige är en viktig samarbetspartner för LINXS. Workshoppar och andra planerade insatser som riktar sig mot kulturarvssektorn kommer därför att delges genom nätverket Heritage Science Sverige, konstaterar Björn.

– Men alla som är intresserade att veta mer är också välkomna att kontakta mig direkt med frågor, säger Björn Nilsson.

Intresserad av MAX IV och ESS?

Du kan dels gå med i nätverket Heritage Science Sverige genom att ta kontakt med Riksantikvarieämbetet. Du kan även prenumerera på LINXS nyhetsbrev eller ta direkt kontakt med Björn Nilsson. För ytterligare information: http://www.linxs.se/

Läs mer

Synkrotron- och neutronteknik för kulturarvet