Forscher stellen Neutronen in den Dienst der Archäologie

Physiker aus Garching untersuchten mittels Neutronen-Tomographie eine Merkur-Statuette aus der Archäologischen Staatssammlung und kamen zu überraschenden Ergebnissen

 

Antike Merkur-Statuette (links) und eine Neutronen-Tomographie derselben (rechts)
Antike Merkur-Statuette (links) und eine Neutronen-Tomographie derselben (rechts)

Garching - An der Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) der Technischen Universität München erhielten die Wissenschaftler einen ungewöhnlichen Auftrag. Sie sollten die 28 Zentimeter hohe Statuette der römischen Gottheit Merkur mit Neutronen durchleuchten, um Aufschluss über Substanz und Herstellungsweise zu geben. Auftraggeber war der Landeskonservator der Archäologischen Staatssammlung München, Professor Rupert Gebhard.

Die FRM II in Garching verfügt über die hierfür notwendigen Instrumente. Mit dem ANTARES, dem Advanced Neutron Tomography and Radiography Experimental System, werden Neutronen durch ein zwölf Meter langes Flugrohr von der Neutronenquelle zum Untersuchungsobjekt befördert. Diese durchdringen das Metall sehr viel effektiver als beispielsweise Röntgenstrahlung, die bereits durch wenige Millimeter Blei vollständig absorbiert wird. Ein Strahl langsamer Neutronen wird von zehn Zentimeter Blei nur um etwa 60 Prozent abgeschwächt. In Abhängigkeit vom Material und dessen Dichte werden einige der Neutronen dennoch von den Atomkernen in dem durchleuchteten Objekt gestreut oder absorbiert. So entsteht im Detektor von ANTARES eine Radiographie des Objekts.

Während der Untersuchung dreht sich der Probentisch um 360 Grad, sodass unter verschiedenen Winkeln Radiographien des Gegenstands aufgenommen werden können. Bei dem hierfür verwendeten Detektor treffen die Neutronen, die nicht im Objekt gestreut oder absorbiert werden, auf einen Szintillator und werden in sichtbares Licht umwandelt. Eine hochpräzise Kamera nimmt das Licht auf und speichert es als digitale Fotodatei. Die etwa 200 bis 800 Projektionen werden nach einem Rekonstruktionsprozess schließlich zur 3-D-Ansicht des Objekts, der Tomographie, zusammengesetzt.

Dieser Prozedur wurde nun auch die antike Bronzefigur unterzogen, die aus einer Ausgrabung der Archäologischen Staatssammlung in Obernburg am Main stammt. Höchstwahrscheinlich ist diese Nachbildung des Merkur im zweiten Jahrhundert nach Christus entstanden. Durch die Neutronen-Tomographie wurde sichtbar, dass die Figur innen hohl ist und die Beine des Merkur getrennt gefertigt und erst durch den zweiten Guss mit dem Rest-Körper verbunden wurden. Diese neuen Erkenntnisse lassen auf eine antike Serienproduktion schließen, stellt Gebhard fest. Durch die Fertigung eines Hohlkörpers spare man Kupfer und die Konstruktion mit angestückelten Beinen sei weniger zerbrechlich als Figuren, die aus einem Stück gegossen sind. Somit wäre die serielle Massenproduktion als System der "austauschbaren Teile" nicht erst eine Erfindung der Moderne.