Les techniques de la physique à la rescousse des passés lointains

L’atome et la radioactivité font partie des outils dont disposent les historiens et archéologues dans les laboratoires associés aux musées. Ils sont devenus des auxiliaires discrets mais efficaces pour préserver les objets du passé, pour les dater, les identifier, reconstituer leur histoire et la manière dont ils ont été créés.

Les techniques de datation comme celles du carbone-14 et de la thermoluminescence contribuent à déterminer l’âge de poteries et de divers objets extraits de fouilles.

Les rayons gamma sont utilisés pour explorer l’intérieur d’objets, comme des statues ou des masques, qui resteraient opaques pour une radiographie avec des Rayons X moins pénétrants.

L’analyse et l’identification des œuvres du patrimoine bénéficient aujourd’hui de la sensibilité des techniques de détection développées en physique nucléaire et de celles des accélérateurs de particules (analyses par faisceaux d’ions).

Le Centre de Recherche et de Restauration des Musées de France (C2RMF) du Louvre dispose depuis quelques années dans son sous-sol d’un accélérateur de particules appelé AGLAE. L’avantage d’un accélérateur par rapport à une source radioactive est de pouvoir diriger avec une extrême précision des particules sur un point à examiner, par exemple un minuscule détail.

Les particules accélérées, (protons, noyaux de deutérium ou d’hélium) produisent les mêmes effets (ionisation et réactions nucléaires) que les particules alpha d’une source radioactive. En détectant ces effets, on remonte avec une remarquable précision à la composition du détail analysé, sans l’endommager, car la dose d’irradiation est minuscule. La composition d’un diamant, d’un fragment de vase ou d’une couche de peinture, fournit des informations uniques sur l’origine de la pierre précieuse, la technique du potier ou la peinture utilisée.

Un développement technique majeur opéré sur AGLAE a été l’exctraction du faisceau à l’air, grâce à une fenêtre ultra-mince. Il n’était plus nécessaire de placer sous vide les objets à analyser. Le faisceau extrait à l’air permet l’analyse directe sans contact (donc totalement non-invasive) d’objets d’art ou d’archéologie de toute taille ou forme, sans prélèvement ni préparation.