深藏盧浮宮博物館地下的藝術保護神：粒子加速器

◎文 中國科學院物理所 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，其藝術珍藏品已超過40萬件。

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

愛神維納斯雕像、勝利女神像、達·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，卻有一樣東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30年代發明的，最初主要用于粒子物理研究。據不完全統計，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用領域發揮著獨特的作用。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，實驗室的主要目標是研究藝術和考古物品的創作所涉及的材料和技術，如生產方法、來源研究、認證和保護。初期階段，實驗室檢測博物館收藏的繪畫用的是光學顯微鏡、紫外線、紅外光或X射線照相等手段。到了20世紀60年代，隨著考古學的發展，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，檢測技術只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將樣本放置在真空環境中進行材料分析，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，一個用于產生質子和氘，另一個用于產生氦離子。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，隨后被檢物發射出不同的輻射；這些輻射由后端的探測器捕獲，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、金屬和陶瓷藝術品。某種古代陶瓷被點燃時會呈現出一種金屬光澤。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。這項技術最早出現在9世紀時古希臘的美索不達米亞，后來曾遍布地中海區域，但在17世紀時卻大部消失了，只有西班牙的一些陶工仍然延續著這一傳統手藝。用AGLAE為這種陶瓷在各時間段、各產地制作了詳細的“身份證”，使每件這種陶瓷的產品產地與年代清晰可查。

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

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。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。