來源:光明日報

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法國巴黎的盧浮宮博物館是世界上最古老、最大、最奢華的博物館之一。但很多人不知道的是，在盧浮宮庭院裡貝律銘修建的著名的玻璃金字塔15米深處的地下，有一台名為AGLAE的粒子加速器——世界上唯一一台藝術專用的粒子加速器。粒子加速器發明于20世紀30年代，最初主要用于粒子物理研究。随着科技的發展，回旋加速器、直線加速器、靜電加速器、倍壓加速器、電子感應加速器等不同種類的粒子加速器被用于放射性醫學、放射性化學、放射性同位素制造、非破壞性探傷等領域。時至今日，據不完全統計全世界已有3萬多台加速器，但其中用于粒子物理研究的隻占一小部分，絕大部分加速器在各應用領域發揮着獨特的作用。

AGLAE的來曆

文物中充滿了謎題：制造材料從哪裡來？制造工藝是什麼？如何保存和恢複？為了解決這些問題，盧浮宮博物館在1931年就建立了研究實驗室，研究藝術品創作所涉及的材料和技術，例如生産方法、來源研究、認證和保護等。

初期，光學顯微鏡、紫外線或紅外光或X射線照相等是實驗室的“主要武器”。到了20世紀60年代，多種光譜技術被應用于藝術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，加之藝術品所具有的獨特性（例如形狀與結構複雜、成分材料類别繁多、來源及曆史不明、保存狀況多樣化等），檢測技術隻能首選那些非破壞性、非侵入性的技術手段來尋找答案。研究實驗室的檢測設施通常要求将樣本放置在真空環境中進行材料分析（這本身很可能具有潛在的破壞性），而研究人員常因真空室尺寸所限，無法研究較大的碎片。

由于藝術史學家提出的要求越來越高，要想準确地回答他們提出的問題，需要更先進的技術檢測手段，因此粒子加速器粉墨登場。出于安全性考慮，博物館藏品隻能留在自己内部的安全區域。于是，盧浮宮博物館在1982年決定在館内配置一個專用的粒子加速器，這就是AGLAE。

身懷絕技的AGLAE

AGLAE的加速器采用的是NEC公司建造的串列式靜電加速器（型号6SDH2），總長度約27米，配備了兩個離子源，一個用于産生質子和氘，另一個用于産生氦離子。該加速器建有兩條實驗束線，一條通向真空室，而另一條稱為外光束線，無須任何取樣，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品。離子被AGLAE加速至每秒20000-30000千米的速度後轟擊被檢物，随後被檢物發射出不同的輻射，這些輻射由後端的探測器捕獲，數種技術相結合，對被檢物表層所含的微量化學元素進行識别。由于配置了聚焦系統，到達被檢物的粒子束流直徑隻有20微米左右（僅相當于半根頭發絲的粗細），對被檢物沒有破壞性。

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手段。

研究人員利用AGLAE解開了古代文物的許多秘密，驗證它們的真實性。通過測定文物上油漆的痕迹，研究玻璃、金屬和陶瓷的精确化學成分，識别文物的構成，由微量元素的組成還可識别出具有這種成分的礦物是在哪裡開采的，确定文物的來源及年代，深入了解它的制作工藝和老化機制，對文物的保存和修複有重要的參考意義。

曾在AGLAE擔任科學顧問的讓-克勞德·德蘭認為AGLAE非常強大、非常精确，對微量元素非常敏感，特别适用于藝術品和考古文物的檢測。

AGLAE的物理學家及工程師們通常需要與藝術史學家攜手合作進行研究。他們用AGLAE分析文物由什麼材料制成，并驗證它們的真實性（一個物體所包含的元素的數量和組合可作為一個指紋，暗示了礦石被開采的地方，以及該物品被制成的時間），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是用純金鑄造的。

AGLAE還用來研究玻璃、金屬和陶瓷藝術品。例如，某種古代陶瓷當它被點燃時會呈現出一種金屬光澤。帕切科團隊用AGLAE來确定這種陶瓷碎片中的元素，了解了這種陶瓷的起源。這項技術最早出現在9世紀時古希臘的美索不達米亞，後來曾遍布地中海區域，但在17世紀時卻大部消失了，隻有西班牙的一些陶工仍然延續着這一傳統手藝。用AGLAE為這種陶瓷在各時間段、各産地制作了詳細的“身份證”，使每件這種陶瓷的産品産地與年代清晰可查。

升級改造後功能更強大

AGLAE已經運行了将近30年。技術方面，AGLAE存在一些局限性：它無法用于分析易碎材料，如油漆中的有機或無機生物材料，會被粒子束明顯改變性質；它無法用于研究繪畫類文物，因為粒子束會引起顔料顔色的變化，有損傷繪畫的風險；它每天隻能運行8-10個小時，限制了外界用戶、法國和整個歐洲的用戶的使用。大家都在說：AGLAE太需要一次徹底的改造了。

法國國家科學研究中心、法國博物館研究與修複中心和巴黎高科國立高等化學學校決定合作進行AGLAE的升級改造，由巴黎市和法國文化部共同資助，總經費為210萬歐元。

2016年夏季，老的AGLAE被拆除了，房屋的輻射防護得到加強，儀器設備進行了重新組裝和改造。從老AGLAE到新AGLAE，充滿了技術上的挑戰，也充分體現了創新與協作。

完成升級改造的AGLAE已于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品的輻射劑量，十分有利于敏感材料的分析，如油漆層（包括有機黏合劑）等，不再會有被破壞的風險，也可解決原來受到限制的繪畫類文物的研究問題。新AGLAE可以24小時不停歇地工作，它的光束線運行實現了完全自動化，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。

首批接受新AGLAE檢測的藝術品是一批古羅馬的銅雕像。這些雕像1969年在鄰近比利時邊界的巴維古羅馬城鎮廣場出土，當時在一個麻袋裡發現了370多件被嚴重腐蝕的青銅制品，很可能是羅馬帝國成立之初至大約3世紀的古文物。新AGLAE的檢測可以提供一些線索來确定這些神秘寶物的起源地、制作技術等。

AGLAE作為世界上第一台完全緻力于文化遺産的粒子加速器，不僅是盧浮宮博物館的掌上明珠，也是“歐洲未來設施路線圖”中“歐洲遺産科學研究基礎設施項目”的科學支柱之一。（作者：小溪）

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