Arkeologer i fysiklaboratoriet
Fysikernas starka ljus knäcker
För 9 000 år sedan dog en uroxe i nuvarande Skåne. Arkeologerna har nu upptäckt ett märkligt hål i ett av oxens revben. Tack vare som har utvecklats AVANCERADE MÄTMETODER inom fysiken börjar de förstå vad som hände.
UUnder stenåldern fanns en stor men grund sjö i mitten av nuvarande Skåne. Kring den låg flera boplatser, och dessutom många små lägerplatser där människor arbetade och övernattade under kortare tid. Här finns numera Rönneholms mosse, som används för torvtäkt. Det var här arkeologen Arne Sjöström för några år sedan hittade ett 9 000 år gammalt revben från en uroxe, som visade sig bära på en intressant historia.
Arkeologerna upptäckte ett runt hål i revbenet och drog slutsatsen att det var spår efter ett vapen. De kunde också se att något satt inkilat inuti hålet – kanske en flisa av revbenet, eller något främmande föremål. Eller en del av själva jaktvapnet. I så fall skulle det vara ett sensationellt fynd, som skulle kunna ge ny kunskap om stenålderns jaktmetoder. Problemet var bara att den lilla flisan, några millimeter lång, satt fast inuti hålet. Den var omöjlig att plocka ut utan att skada själva benet.
Forskarna försökte göra en röntgenundersökning. Men det fungerade inte. Revbenet och flisan bestod av så pass likartade material att vanlig röntgen inte kunde ge någon kontrast. Det gick inte att urskilja något alls.
Men Björn Nilsson, som var projektledare för utgrävningen, gav inte upp. Sedan länge har han intresserat sig för nya verktyg för forskningen och hade därför förhoppningar om andra sätt att undersöka benet.
– Jag jobbar med hur våra humanistiska frågor ska kunna besvaras med nya tekniker. Då har jag läst på och försökt förespråka olika metoder. Följaktligen tog han med sig uroxens revben till Trieste i Italien, där det finns en speciell ljuskälla som heter Elettra – en så kallad synkrotron (se infografik på nästa uppslag). Synkrotronljus kan få mycket speciella egenskaper, med specifika våglängder som passar för många olika typer av experiment. Precis som i en laser går det också att skapa en stråle där alla ljusvågor svänger i fas med varandra, så att vågtopp och vågdal hela tiden sammanfaller. Det kallas för att ljuset är koherent, en egenskap som gör det möjligt att urskilja olika strukturer av samma material. Precis den typ av egenskap som Björn Nilsson och hans kolleger var på jakt efter.
Vid Elettra finns ett särskilt projekt för att utnyttja synkrotronljus inom kulturarvsforskning, till exempel arkeologi. Det leds av fysikern Franco Zanini.
Forskargruppen gjorde först en förberedande undersökning av uroxens ben. Det skedde med en fokuserad röntgenstråle, som i likhet med ljuset från synkrotronen är koherent. Det är det som är själva knepet:
– Med en vanlig röntgenundersökning får vi en bild genom att utnyttja att olika material absorberar olika mycket av strålningen. Men med en koherent ljuskälla kan vi dessutom få information från fasändringar i ljuset, säger Franco Zanini.
Fasförändringarna uppstår när ljuset möter de olika benbitarnas gränsytor. Då förskjuts ljusvågens fas. De delar av ljuset som passerar flera gränsytor blir mer förskjutet, och på så sätt får forskarna en kontrast mellan delar av bilden, där ljuset har passerat genom båda benbitarna.
Experterna i Trieste utnyttjade faskontrasten för att få fram detaljer när de undersökte uroxens revben med mikrotomografi – en typ av skiktröntgen som kan skapa en tredimensionell bild av ett föremål och dess inre struktur.
Mikrotomografi med synkrotronljus kan urskilja ännu mindre detaljer.
– Vi kan få en upplösning på ungefär en mikrometer. Du kan jämföra det med tjockleken på ett mänskligt hårstrå, som är kring 50 mikrometer, säger Franco Zanini.
I just det här fallet räckte den preliminära undersökningen, som hade lite lägre upplösning. Den visade bland annat att den lilla benflisan är slipad. Det stod nu klart att det verkligen är den yttersta toppen av en pilspets som sitter där. Den här lilla benflisan ger en ny inblick i livet under mesolitikum, den