Tecnologie per i Beni Culturali: Laser Infrarosso per le Datazioni

Da oltre trent’anni la datazione di un qualsiasi reperto archeologico, di origine organica come il legno, le ossa, la carta, i semi, i tessuti, avviene attraverso Spettrometri di Massa che misurano, attraverso dei calcoli specifici, la quantità di 14C (Carbonio 14 o Radiocarbonio) residua dell’oggetto.

Per chi non conoscesse o non avesse mai sentito parlare della Datazione al Radiocarbonio, ne illustro brevemente gli elementi fondamentali.

Il metodo di datazione, di tipo radiometrico, si basa sulla misurazione delle abbondanze relative degli isotopi del carbonio e venne ideato, poi messo a punto tra il 1945 e il 1955, dal chimico Willard Frank Libby, di origine statunitense che, per questa straordinaria scoperta, nel 1960 venne insignito del Premio Nobel.

Il 14C permette di effettuare una datazione assoluta, cioè in anni calendariali, per materiali di età compresa tra i 50.000 ed i 100 anni, perché il Carbonio, essendo un elemento chimico fondamentale per la vita, è presente in tutte le sostanze organiche che ci circondano, e soprattutto è presente sulla Terra in tre isotopi, di cui due stabili il 12C e il 13C, ed uno radioattivo, il 14C appunto, che si trasforma per decadimento beta in azoto (14N), con un tempo di dimezzamento medio di circa 5730 anni. In sintesi: finché un organismo è vivo, il rapporto tra la sua concentrazione di 14C e quella degli altri due isotopi si mantiene costante, ma dopo la morte, l’organismo non scambia più carbonio con l’esterno e per effetto del decadimento, la concentrazione di 14C diminuisce in maniera regolare. Quindi se misuriamo la quantità di 14C presente nei resti organici, applicando delle formule specifiche, si ricava l’età dell’oggetto analizzato.

Quindi per effettuare questo tipo di misurazione, negli anni si sono sviluppati diversi metodi, più o meno utilizzati. Il primo ad essere messo appunto, il più antico, è stato quello del Contatore Proporzionale, che con l’aiuto di un contatore Geiger misurava gli elettroni prodotti dal decadimento del 14C nel campione, poi negli anni settanta è stato sviluppato un altro metodo, quello più applicato, il metodo della Spettrometria di Massa, che misura direttamente la concentrazione di 14C presente nel campione. Ma la notizia di oggi è quella dello sviluppo di un terzo metodo, molto più innovativo e adatto, il Laser Infrarosso.

La tecnica di analisi pare sia stata messa a punto dall’Istituto nazionale di ottica del Consiglio nazionale delle ricerche (Ino-Cnr) di Firenze e sarebbe una strumentazione basata sulla luce laser infrarossa, cioè con essa sarebbe possibile misurare direttamente il numero di molecole che contengono l’atomo di radiocarbonio. Il sistema pare necessiti di uno spazio quasi 100 volte inferiore ai normali spettrometri e che ne sia anche 10 volte più economico; ciò permetterebbe di evitare apparecchiature costose ed imponenti, disponibili solo nei più grandi ed attrezzati laboratori di fisica nucleare del mondo.

Il team di ricerca utilizza luce laser infrarossa, invisibile all’occhio umano ma assorbita con particolare facilità dalle molecole.

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