BiPac - Applicazioni nel campo dei beni culturali
Il Dipartimento di Fisica si occupa di sviluppare nuovi protocolli basati su indagini non-distruttive per la conoscenza, conservazione e valorizzazione del patrimonio culturale. Attualmente stiamo conducendo analisi su meteoriti, reperti nuragici bronzei e gemme vitree da collezioni museali, in collaborazione con facilities internazionali che utilizzano neutroni e muoni.
Fisica dei neutroni applicata ai Beni Culturali
D. Di Martino, G. Marcucci, M. Cataldo, M. Clemenza, G. Gorini
Tra le varie tecniche di fisica applicata ai beni culturali, quella basata sui neutroni è storicamente presente in dipartimento.
Vengono utilizzate diverse tecniche di indagine, basate su metodi fisici, principalmente tecniche neutroniche (come diffrazione, imaging e cattura risonante). Le ricerche si concentrano sulla caratterizzazione di materiali di interesse storico-artistico, sia nei laboratori presenti in dipartimento sia in large scale facilities in Italia (LENA-UNIPV, LNGS-INFN) e all’estero (ISIS/STFC RAL-UK, PSI-CH, BNC-H, ESS-S, ANSTO-AUS).
Si svolge attività di R&D in collaborazione con l’INFN ed in particolare con la rete dei beni culturali CHNET, di cui la sezione INFN di Milano Bicocca costituisce un nodo di primo livello.
Tramite l’esperimento CHNET_BRONZE sono in fase di implementazione tre nuove tecniche neutroniche analitiche presso la sorgente ISIS Neutron and Muon Source per lo studio di campioni metallici a base bronzo.
È in atto una collaborazione con il CNR – Istituto di Fisica dei Plasmi relativamente alla spettroscopia neutronica (referente Enrico Perelli Cippo)
Ultimi lavori pubblicati [1]
1. Marcucci, G., et al. “Mapping the elemental distribution in archaeological findings through advanced Neutron Resonance Transmission Imaging”. Eur. Phys. J. Plus 139, 475 (2024). https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-024-05222-y
2. Anna Mazzinghi et al., “X-Ray and Neutron imaging for Cultural Heritage: the INFN-CHNet experience", Eur. Phys. J. Plus 139, 635 (2024). https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-024-05429-z
3. L. Vigorelli, G. Marcucci, D. Di Martino, et al., “Assessment of imaging performance for metal alloys of the first Italian neutron imaging beamline NICHE (Pavia, Italy)”, JINST 19 C10003 (2024).
4. R. Rossini; D. Di Martino; T. Agoro; M. Cataldo; G. Gorini; A.D. Hillier; M. Laubenstein; G. Marcucci; M. Musa; M.P. Riccardi et al. “A new multidisciplinary non-destructive protocol for the analysis of stony meteorites: gamma spectroscopy, neutron and muon techniques supported by Raman microscopy and SEM-EDS”, Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2023. Journal article, DOI: 10.1039/D2JA00263A
Ultime comunicazioni a convegno [2]
G. Marcucci, "Enhanced epithermal neutron imaging applied to Heritage and Planetary sciences", oral communication, 12th edition of the Neutron Wavelength-dependent Imaging Workshop (NEUWAVE-12), Lund, Sweden 1– 4 Sept 2024.
G. Marcucci, "Advances in Neutron Resonance Transmission Imaging for inhomogeneous material characterisation in Heritage Science", Oral communication, 6th International Conference on Innovation in Art Research and Technology InART2024, Oslo (Norway) 4 – 7 June 2024.
Fisica dei muoni applicata ai Beni Culturali
M. Clemenza, M. Cataldo, G. Marcucci, D. Di Martino, G. Gorini
La spettroscopia di muoni è una tecnica relativamente nuova nell’ambito della ricerca sui beni culturali. Sin dai primi approcci all’analisi di campioni di interesse storico artistico, l’Università, in collaborazione con l’INFN ha partecipato allo sviluppo della metodologia. La partnership la ISIS neutron and muon source, avviata con il progetto CHNET_TANDEM (2017), è continuata con il co-finanziamento (con la facility) di un progetto di Dottorato del dipartimento e ora prosegue con il progetto CHNET_MAXI (referente: Massimiliano Clemenza). CHNET_MAXI, nel dettaglio, ambisce a sviluppare e implementare una tecnica di analisi isotopica non distruttiva e non invasiva per campioni storico-archeologici che utilizzi muoni negativi.
Ultimi lavori pubblicati [3]
[1] M. Cataldo et al. “The Implementation of MuDirac in Geant4: A Preliminary Approach to the Improvement of the Simulation of the Muonic Atom Cascade Process”. In: Condensed Matter 8.4 (2023). ISSN: 2410-3896. DOI: 10.3390/condmat8040101. URL: https://www.mdpi.com/2410-3896/8/4/101.
[2] M. Cataldo, M. Clemenza, K. Ishida, and A. D. Hillier, “A novel non-destructive technique for cultural heritage: Depth profiling and elemental analysis underneath the surface with negative muons,” Applied Sciences, vol. 12, no. 9, 2022. doi: 10.3390/app12094237.
Ultime comunicazioni a convegno [4]
M. Cataldo, A.D. Hillier, S. Porcinai, et al., “Joint negative muon data analysis and monte carlo simulation methods for the characterization of thin layers,” Il Nuovo Cimento C, vol. 46, 2023. doi: 10.1393/ncc/i2023-23151-5.
Microscopia applicata ai Beni Culturali
La caratterizzazione non invasiva di beni culturali può essere effettuata attraverso tecniche di termografia attiva nel lontano infrarosso. Presso il Dipartimento di Fisica sono stati recentemente sviluppati metodi di acquisizione di immagini termiche in super-risoluzione volti alla quantificazione e mappatura della conducibilità termica con risoluzione spaziale micrometrica. Applicazione della tecnica è stata dimostrata con l’indagine dell’ossidazione e deterioramento di frammenti di canne d’organo del XIII secolo.
Ultimi lavori pubblicati [5]
Presotto, L., Marini, M., Chirico, G., Sironi, L., D’Alfonso, L., Panzeri, D., Zeynali, A., Akpinar, R., Di Tommaso, L., Bouzin, M., Collini, M. Super-Resolution Photothermal Imaging at the Microscale by Model-Based Image Reconstruction, Adv. Intell. Syst., 2300510 (2023);
Marini, M., Bouzin, M., Sironi, L., D’Alfonso, L., Colombo, R., Di Martino, D., Gorini, G., Collini, M., Chirico, G. A Novel Method for Spatially-Resolved Thermal Conductivity Measurement by Super-Resolution Photo-Activated Infrared Imaging, Mater. Today Phys., 18, 100375 (2021).
Ultime comunicazioni a convegno [6]
M. Bouzin, Super-resolution model based image reconstruction for photo-thermal imaging at the microscale, ICPPP22 international Conference, Coimbra (PT), July 8-12, 2024;
M. Collini, Super-resolution thermal imaging: methods and applications, SIBPA 2024 National Conference, Genova (I), June 16-20, 2024;
Altre tecniche di indagine e progetti - Progetto GEMMAE (Glass-gems Exploration by Multidisciplinary Methods, Analyses and Experiments)
Dal 2019 coordiniamo un progetto per lo studio delle gemme vitree in collaborazione con la Dott.ssa Elisabetta Gagetti, con la Prof.ssa Maria Pia Riccardi (Università di Pavia) e col Museo Archeologico Nazionale di Aquileia.
Per tutte le informazioni, si rimanda al sito dedicato gemmae.unimib.it