Distinguer les pièces centenaires des contrefaçons en les imaginant avec des faisceaux de neutrons à basse énergie

En imaginant des pièces antiques avec des faisceaux de neutrons à faible énergie, une équipe de recherche dirigée par l'Institut national américain des normes et de la technologie (NIST) a démontré un moyen de distinguer les pièces centenaires des contrefaçons.

A research team has devised a way to use beams of low-energy neutrons to distinguish antique coins from fakes.

Une équipe de recherche a conçu un moyen d'utiliser des faisceaux de neutrons à basse énergie pour distinguer les pièces antiques des contrefaçons.

The US–Korean researchers say that the technique could help to authenticate artefacts and provide information about their corrosion state.

Les chercheurs américains-coréens disent que la technique pourrait aider à authentifier les artefacts et à fournir des informations sur leur état de corrosion.

Antique coins are valuable not only economically but also scientifically, as they can be used to chronicle the economic, political and scientific developments of nations.

Les pièces antiques sont précieuses non seulement économiquement mais aussi scientifiquement, car elles peuvent être utilisées pour raconter les développements économiques, politiques et scientifiques des nations.

However, scientists must be able to verify that the coins are authentic.

Cependant, les scientifiques doivent être en mesure de vérifier que les pièces sont authentiques.

To this end, the team used neutrons to examine two Korean coins — one minted in the 1800s, the other a replica.

À cette fin, l'équipe a utilisé des neutrons pour examiner deux pièces coréennes - l'une a frappé dans les années 1800, l'autre une réplique.

Neutrons penetrate heavy metals, such as copper, iron and lead, and interact strongly with hydrogen-bearing compounds that form as a by-product of corrosion. This makes them ideal for probing metallic artefacts.

Les neutrons pénètrent les métaux lourds, comme le cuivre, le fer et le plomb, et interagissent fortement avec les composés portant l'hydrogène qui se forment comme un sous-produit de la corrosion. Cela les rend idéaux pour sonder les artefacts métalliques.

The location and pattern of corrosion within the two coins, both composed of copper alloys, provide hallmarks for verifying their age.

L'emplacement et le schéma de corrosion dans les deux pièces, tous deux composés d'alliages de cuivre, fournissent des caractéristiques pour vérifier leur âge.

The team employed two complementary imaging techniques. One of the methods, known as neutron tomography, uses a beam of neutrons to take a series of two-dimensional images of an object from different perspectives as the object rotates; these two-dimensional snapshots are then combined to reveal the three-dimensional structure of the coins. The other method, known as neutron grating interferometry, records neutrons scattered at small angles and homes in on microstructures, such as pitting and pores within the coins, that are signs of corrosion.

L'équipe a utilisé deux techniques d'imagerie complémentaires. L'une des méthodes, connue sous le nom de tomographie à neutrons, utilise un faisceau de neutrons pour prendre une série d'images bidimensionnelles d'un objet sous différentes perspectives lorsque l'objet tourne; Ces instantanés bidimensionnels sont ensuite combinés pour révéler la structure tridimensionnelle des pièces. L'autre méthode, connue sous le nom d'interférométrie de réseau à neutrons, enregistre les neutrons dispersés à de petits angles et les maisons sur les microstructures, telles que les piqûres et les pores dans les pièces, qui sont des signes de corrosion.

Neutron tomography revealed that in the authentic coin, corrosion had penetrated deep within the body, indicating that the degradation was a gradual process that occurred over many decades. In contrast, corrosion in the recently minted replica was mainly confined to the surface, consistent with rapid corrosion over a short time period.

La tomographie à neutrons a révélé que dans la pièce authentique, la corrosion avait pénétré profondément dans le corps, indiquant que la dégradation était un processus progressif qui s'est produit pendant de nombreuses décennies. En revanche, la corrosion dans la réplique récemment frappée était principalement confinée à la surface, conforme à une corrosion rapide sur une courte période.

The team also used neutron grating interferometry to examine the size of pores within the coins, which provided another method to distinguish between the historic coin and the fake. Pores are created when coins buried in soil or exposed to moisture chemically interact with their environment. The interaction causes metallic compounds to leach out of the coins, leaving behind millimetre-sized holes.

L'équipe a également utilisé l'interférométrie de réseau à neutrons pour examiner la taille des pores dans les pièces, ce qui a fourni une autre méthode pour distinguer la pièce historique et le faux. Les pores sont créés lorsque des pièces enterrées dans le sol ou exposées à l'humidité interagissent chimiquement avec leur environnement. L'interaction fait que les composés métalliques se limentaient des pièces, laissant derrière lui des trous de la taille d'un millimètre.

As time goes on, however, compounds in the environment begin to penetrate the coins. These compounds, which includes corrosion by-products such as copper carbonates, sulfates and chlorides, pack together and fill the pores, diminishing their size. Indeed, the imaging revealed that the historic coin, which was exposed to its environment for a much longer period of time, had much smaller pores — only micrometres to nanometres in size — compared to the millimetre-sized pores in the replica.

Au fil du temps, cependant, les composés de l'environnement commencent à pénétrer les pièces. Ces composés, qui comprennent des sous-produits de corrosion tels que les carbonates de cuivre, les sulfates et les chlorures, emballent et remplissent les pores, diminuant leur taille. En effet, l'imagerie a révélé que la pièce historique, qui a été exposée à son environnement pendant une période beaucoup plus longue, avait des pores beaucoup plus petits - seulement des micromètres à des nanomètres de taille - par rapport aux pores de la taille d'un millimètre dans la réplique.

With their initial study now published in the journal Science Advances, the scientists plan to continue their work with a larger supply of Korean coins; it could also be applied to a broader range of metallic artefacts from a diversity of cultures. Neutron-imaging methods can also assist conservation efforts by determining the amount and locations of corrosion in authentic coins, suggesting areas that would benefit from a protective coating.

Avec leur étude initiale maintenant publiée dans la revue Science Advances, les scientifiques prévoient de poursuivre leur travail avec une offre plus importante de pièces coréennes; Il pourrait également être appliqué à un éventail plus large d'objets métalliques à partir d'une diversité de cultures. Les méthodes d'imagerie des neutrons peuvent également aider les efforts de conservation en déterminant la quantité et les emplacements de corrosion dans des pièces authentiques, suggérant des zones qui bénéficieraient d'un revêtement protecteur.