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Neutronen enthüllen die Geheimnisse der Propheten

Paradiespforte Florenz Paradiespforte Florenz Paradiespforte des Baptisteriums Don Giovanni in Florenz, erstellt von Lorenzo Ghiberti. Foto: Gert von Hassel, TUM © Gert von Hassel/TU Muenchen
Paradiespforte des Baptisteriums Don Giovanni in Florenz, erstellt von Lorenzo Ghiberti. Foto: Gert von Hassel, TUM © Gert von Hassel/TU Muenchen

Kunstgeschichte und Physik haben auf den ersten Blick nicht viel gemeinsam. Beim europäischen Forschungsprojekt Ancient Charm gehen die beiden Disziplinen jedoch eine enge Zusammenarbeit ein. So werden an der Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) der Technischen Universität München (TUM) historisch wertvolle Gegenstände mit Neutronen analysiert. Mit Hilfe von Neutronen untersuchen die Physiker, Archäologen und Restauratoren am Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ) in Garching zerstörungsfrei, wie die Objekte gefertigt wurden und mit welchen Methoden man sie am besten restauriert.

Hunderte Touristen bestaunen täglich die bronzene Paradiespforte des Baptisteriums San Giovanni in Florenz. Der Renaissance-Bildhauer Lorenzo Ghiberti zeigt in seinem Meisterwerk aus den Jahren 1425 bis 1442 Szenen aus dem Alten Testament, umrahmt von Propheten- und Evangelistenköpfen. Einen dieser Bronzeköpfe des Florentiner Kunstwerks haben die Physiker Lea Canella (TUM) und Ralf Schulze (Universität zu Köln) am Instrument PGAA (Prompte Gamma Aktivierungsanalyse) am MLZ mit Neutronen untersucht.

Prophetenkopf Prophetenkopf Prophetenkopf von der Florenzer Paradiespforte, der am FRM II untersucht wurde. Der linke Teil des Kopfes wurde mit einer Lasertechnik gereinigt, der rechte mit einer chemischen Methode, die Mitte ist noch ungereinigt. Foto: Ralf Schulze, TUM © Ralf Schulze/TU Muenchen
Prophetenkopf von der Florenzer Paradiespforte, der am FRM II untersucht wurde. Der linke Teil des Kopfes wurde mit einer Lasertechnik gereinigt, der rechte mit einer chemischen Methode, die Mitte ist noch ungereinigt. Foto: Ralf Schulze, TUM © Ralf Schulze/TU Muenchen

Restauratoren aus Florenz hatten an dem Prophetenkopf zwei verschiedene Reinigungs-Methoden ausprobiert: Einen Teil der von den Jahren geschwärzten Bronzeoberfläche reinigten sie mit Laser, einen anderen Teil chemisch mit Salzen und ein dritter Teil des Kopfes blieb ungereinigt. Die Neutronenanalyse im Rahmen des EU-Projekts „Ancient Charm“ sollte ihnen zerstörungsfrei zeigen, welche Reinigungs-Methode die beste ist.

Beim Zusammenstoß mit den Neutronen gaben die verschiedenen Materialien in dem Prophetenkopf ein charakteristisches Muster an Gammastrahlen ab, welche Informationen über die Materialzusammensetzung von der Oberfläche bis zu einem 1 mm darunter gibt. Im Fall der Bronzeköpfe vom Florentiner Paradiestor stellte sich bei der Analyse mit Neutronen heraus, dass die chemische Restaurierungsmethode die effizientere ist. Auf der derart gereinigten Oberfläche fanden die Physiker nämlich mit ihrer Neutronenanalyse weniger Rückstände des Elements Chlor, welches Bestandteil der schwarzen Ablagerungen ist. So wissen die Restauratoren nun, wie sie die wertvollen Ghiberti-Plastiken reinigen können.

Prophetenkopf untersucht mit ANTARES Prophetenkopf untersucht mit ANTARES Radiographie mit ANTARES ergab, dass ein Prophetenkopf offenbar beim ersten Guss vor fast 600 Jahren ein Loch davon getragen hatte. Foto: Martin Mühlbauer, TUM
Radiographie mit ANTARES ergab, dass ein Prophetenkopf offenbar beim ersten Guss vor fast 600 Jahren ein Loch davon getragen hatte. Foto: Martin Mühlbauer, TUM

Ein anderes interessantes Ergebnis für die Kunstgeschichte lieferte eine zweite Untersuchung des Bronzekopfs mit Neutronen am Instrument ANTARES (Advanced Neutron Tomography and Radiography Experimental System) am MLZ. Hier wurde statt der Oberfläche die komplette Plastik aus Bronze mit Neutronen durchleuchtet. Auf dem so entstandenen Bild – der Radiographie – wurde sichtbar, dass der Kopf offenbar beim ersten Guss vor fast 600 Jahren ein Loch davon getragen hatte, welches später vom italienischen Bildhauer Ghiberti gefüllt wurde.

Die zerstörungsfreie Neutronenanalyse liefert einzigartige Informationen über historische Kunstobjekte. In Garching ist bis heute die einzige Forschungs-Neutronenquelle mit einem fokussierten Neutronenstrahl mit einer so hohen Intensität, die für die Analyse dieser kostbaren Kunstobjekte notwendig ist.

Originalpublikation

A nondestructive stratigraphic and radiographic neutron study of Lorenzo Ghiberti’s reliefs from paradise and north doors of Florence baptistery. Journal of Applied Physics, 106, 074909, 2009

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