深藏卢浮宫博物馆地下的艺术保护神：粒子加速器

◎文 中国科学院物理所 陈 星

法国巴黎的卢浮宫博物馆是世界上最古老、最大的博物馆之一，1793年11月18日正式向公众开放，其艺术珍藏品已超过40万件。

20世纪80年代初，为改建扩建卢浮宫博物馆，当时的法国总统密特朗邀请了世界15位顶级博物馆馆长抉择应征的改建扩建方案。其中13位博物馆馆长选择了著名设计师贝聿铭的方案：在卢浮宫的拿破仑庭院内建造一座玻璃金字塔。

爱神维纳斯雕像、胜利女神像、达·芬奇的蒙娜丽莎画等卢浮宫博物馆中最珍贵的藏品都向参观者展示。而就在那新建的玻璃金字塔下深15米处的地下，却有一样东西是卢浮宫博物馆馆长绝不对参观者展示的—是一台名为AGLAE的粒子加速器。

唯一一台用于艺术保护的粒子加速器

为何卢浮宫博物馆地下有台粒子加速器呢？

粒子加速器是20世纪30年代发明的，最初主要用于粒子物理研究。据不完全统计，全世界有3万多台加速器，但其中用于粒子物理研究的只占一小部分，绝大部分加速器在各应用领域发挥着独特的作用。但最令人意想不到的是它们在文化保护中的作用，AGLAE粒子加速器就是世界上唯一一台艺术专用的粒子加速器。

AGLAE的来历

卢浮宫博物馆1931年就建立了研究实验室，实验室的主要目标是研究艺术和考古物品的创作所涉及的材料和技术，如生产方法、来源研究、认证和保护。初期阶段，实验室检测博物馆收藏的绘画用的是光学显微镜、紫外线、红外光或X射线照相等手段。到了20世纪60年代，随着考古学的发展，多种光谱技术被应用于艺术品和考古物品的分析，包括紫外光谱法、X射线荧光光谱法，甚至是X射线衍射法。

卢浮宫博物馆的藏品价值连城，加之艺术品所具有的独特性，检测技术只能首选那些非破坏性、非侵入性的技术手段来寻找答案。研究实验室的检测设施通常要求将样本放置在真空环境中进行材料分析，而研究人员常因真空室尺寸所限，无法研究较大的碎片。

为此，1982年，卢浮宫博物馆决定在馆内配置一个专用的粒子加速器，即为AGLAE。

身怀绝技的加速器

AGLAE加速器采用的是NEC公司建造的串列式静电加速器，总长度约27米，配备了2个离子源，一个用于产生质子和氘，另一个用于产生氦离子。该加速器建有2条实验束线，一条通向真空室，而另一条称为外光束线，无需任何取样，不受真空室尺寸的限制，可直接分析任何大小和形状的艺术品。

离子被AGLAE加速至20000～30000千米/秒的速度后轰击被检物，随后被检物发射出不同的辐射；这些辐射由后端的探测器捕获，数种技术相结合，对被检物表层所含的微量化学元素进行识别。

AGLAE的安装从1984年开始，1988年6月正式投入使用，成为解决博物馆研究难题的主要技术手段。

研究人员利用AGLAE分析文物由什么材料制成，并验证它们的真实性。例如他们检查法国政府送给拿破仑·波拿巴的剑鞘是否真的用纯金铸造。

AGLAE还用来研究玻璃、金属和陶瓷艺术品。某种古代陶瓷被点燃时会呈现出一种金属光泽。帕切科团队用AGLAE来确定这种陶瓷碎片中的元素，了解这种陶瓷的起源。这项技术最早出现在9世纪时古希腊的美索不达米亚，后来曾遍布地中海区域，但在17世纪时却大部消失了，只有西班牙的一些陶工仍然延续着这一传统手艺。用AGLAE为这种陶瓷在各时间段、各产地制作了详细的“身份证”，使每件这种陶瓷的产品产地与年代清晰可查。

曾有研究报告详细描述了AGLAE如何被用来分析某个象牙上装饰性油漆痕迹的化学特征。研究结果竟显示这些象牙上的漆很可能是在公元前7世纪涂制的。

升级改造

作为世界上唯一一台完全致力于分析文物的粒子加速器，AGLAE运行了将近30年，不得不进行升级改造。完成升级改造的AGLAE于2017年11月23日开始正式运行。新AGLAE总长37米，增加了使光束线稳定的磁铁，配置了更灵敏的多类型组合探测器，其空间分辨率、光束稳定性和多粒子检测能力大大提高，大幅度降低了对受检文物及艺术品的辐射剂量，十分有利于敏感材料的分析。新AGLAE可以24小时不停歇地工作，它的光束线运行实现了完全自动化，有助于满足法国其他博物馆以及外国研究人员日益增长的研究需求。