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Tecniche di datazione

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Dating Methods

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Anno accademico 2017/2018

Codice dell'attività didattica
MFN1325
Docenti
Prof. Alessandro Lo Giudice (Titolare del corso)
Prof. Carla Taricco (Titolare del corso)
Corso di studi
008510-103 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica dell'Ambiente e delle Tecnologie Avanzate
Anno
1° anno 2° anno
Periodo didattico
Primo periodo didattico
Tipologia
C=Affine o integrativo
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
FIS/07 - fisica applicata (a beni culturali, ambientali, biologia e medicina)
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Orale
Prerequisiti
Conoscenze di base di chimica, fisica e scienza dei materiali.
Basic knowledge of chemistry, physics and material science.
Propedeutico a
Mutuato da
http://smbeniculturali.campusnet.unito.it/do/corsi.pl/Show?_id=cpf3;sort=DEFAULT;search=;hits=14
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Il corso, a carattere teorico-pratico, si propone di fornire allo studente le conoscenze approfondite sulle tecniche di datazione assoluta attualmente disponibili nell'ambito dei beni culturali. Saranno trattate sia le tecniche tradizionalmente più usate e ad ampio spettro come il radiocarbonio e la termoluminescenza, sia quelle più promettenti ed in via di sviluppo o legate a ristrette categorie di reperti. Inoltre, il corso contempla la presentazione delle nozioni di base del magnetismo e la descrizione delle diverse proprietà e fenomenologie ferromagnetiche di interesse per il campo dei beni culturali; verranno presentate le possibili applicazioni delle misure magnetiche per studi di datazione tramite archeomagnetismo, tecnologia, prospezione e provenienza.

The course is both theoretical and practical and it aims to provide students with detailed knowledge of the scientific dating techniques currently available in the cultural heritage field. Widespread techniques traditionally employed on a wide range of materials, like radiocarbon and thermoluminescence, will be treated in the course, together with the most promising and still-developing ones, or the ones related to restricted categories of findings. Moreover the course will present the basics of magnetism and the description of different properties and ferromagnetic phenomena of interest in the field of cultural heritage; the possible applications of magnetic measurements for studies of Archaeomagnetic dating, technology, prospecting and provenance will be also discussed.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza del modo di operare delle principali tecniche di datazione nonché della strumentazione richiesta e delle procedure di prelevamento di un campione. Interpretazione dei risultati ottenuti con le varie tecniche. Capacità di eseguire sperimentalmente un’autenticazione o datazione con la tecnica della termoluminescenza e di effettuare misure di decadimento nucleare.  

Conoscenza delle proprietà magnetiche dei materiali e delle diverse fenomenologie di comportamento magnetico; conoscenza dei metodi di investigazione delle proprietà magnetiche residue nei materiali (argille, terracotte, pigmenti, malte, suoli, ...) per la datazione attraverso il confronto con la variazione secolare (orientazione e intensità) del campo magnetico terrestre.

Knowledge about the methods and the instrumentations used for the main dating techniques and the procedures for sampling. Interpretation of the results obtained with different techniques. Ability to experimentally perform authentication or dating with the thermoluminescence method and to perform nuclear decays measurements.

Knowledge about  the magnetic properties of materials and different phenomena of magnetic behavior; knowledge about the scientific methods to determine the residual magnetic properties in the materials (clay, pottery, pigments, mortars, soils, ...) for dating by comparison with the secular variation (orientation and intensity) of the Earth's magnetic field.

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Modalità di insegnamento

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame consiste in un colloquio orale durante il quale l'insegnante verificherà il livello di apprendimento raggiunto dallo studente attraverso domande specifiche sugli argomenti trattati a lezione e in laboratorio.

L'esame orale è suddiviso su più tematiche riguardanti tutti i contenuti del corso con particolare attenzione per le tecniche di datazione basate sull'Archeomagnetismo e sui fenomeni di radioattività. Verrà inoltre discussa la relazione sulle attività di laboratorio.

The exam consists of an oral test during which the teacher will verify the learning level reached by the student through specific questions on the topics covered in class and in laboratory. 

The oral test is divided into several topics concerning all the contents of the course, with specific attention given to dating methods based on Archaeomagnetism and on radioactivity phenomena. Furthermore the report on the lab activities will be discussed.

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Attività di supporto

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Programma

Modulo I (Re). Radioattività: decadimento a, ß+, ß-, ¿, cattura elettronica, fissione nucleare spontanea, legge del decadimento radioattivo, catene di decadimenti radioattivi ed equilibrio, sorgenti radioattive artificiali. Introduzione alle tecniche di datazione. Datazione per mezzo dei rapporti isotopici Potassio-Argon, e Uranio-Torio: teoria ed apparati sperimentali, esempi di datazione. Datazione per mezzo del radiocarbonio: storia del metodo, teoria, calibrazione, apparati sperimentali, esempi di datazione.

Modulo II (Lo Giudice). Datazione per mezzo della termoluminescenza: fenomeno della termoluminescenza e glow curve, interazione radiazione-materia, radioattività ambientale e sua misura, plateau test, metodi del fine grain e delle inclusioni di quarzo, esempi di datazione. Altre tecniche di datazione che si basano su decadimenti nucleari: stimolazione ottica (OSL), risonanza elettronica (ESR), tracce di fissione nucleare. Cenni su tecniche non basate sui decadimenti nucleari: idratazione delle ossidiane, racemizzazione.

Laboratorio di termoluminescenza Utilizzando il metodo della termoluminescenza, si procederà all’autenticazione e datazione di vasi o laterizi di epoca romana e medioevale. Si effettueranno inoltre misure dell’attività radioattiva di sorgenti artificiali di piccola intensità e di materiali naturali.

Modulo III (Ferrara). Fenomenologia e proprietà del magnetismo: ferromagnetismo, paramagnetismo, diamagnetismo, antiferromagnetismo. Introduzione al magnetismo. I minerali magnetici: ossidi e osso-idrossidi del ferro, magnetite, ematite, maghemite, goethite, titano-ematite, titano-magnetite. Il magnetismo delle rocce: Processi di magnetizzazione primaria: TRM (magnetizzazione termorimanente), VRM (magnetizzazione viscosa), IRM (magnetizzazione isoterma), CRM (magnetizzazione chimica rimanente), DRM (Detrital Remanent Magnetization). Regole di Thellier per la TRM (additività, reciprocità, indipendenza), diagrammi TRM-NRM. La datazione magnetica con esempi. La prospezione archeologica con tecnologie magnetiche. Ricostruzione delle tecnologie di produzione ceramica. Visita ai laboratori di misure magnetiche, conclusioni ed eventuale esercitazione: esecuzione di prove (cicli di isteresi) su campioni ceramici e/o vetri vulcanici, funzionamento di un magnetometro a campione vibrante (VSM) e di un magnetometro a gradiente di campo alternato (AGFM).

Module I (Re). Radioactivity: alpha, beta (- and +) and gamma decay, electron capture, spontaneous nuclear fission, the law of radioactive decay, radioactive decay chains and equilibrium, artificial radioactive sources. Introduction to the dating techniques. Dating through isotope ratios Potassium-Argon and Uranium-Thorium: theory and experimental setups, dating examples. Radiocarbon dating by means of: history of the method, theory, calibration, experimental apparatus, dating examples.

Module II (Lo Giudice). Thermoluminescence dating: thermoluminescence phenomenon and glow curves, radiation-matter interaction, environmental radioactivity and its measurement, plateau test, fine grain and quartz inclusions methods, dating examples. Other dating techniques based on nuclear decays: optical stimulation (OSL), electronic resonance (ESR), nuclear fission tracks. Notes on techniques not based on nuclear decays: obsidian hydration, racemization.

Thermoluminescence laboratory: using the thermoluminescence method, we will proceed to the authentication and dating of pots or bricks of Roman and medieval ages. We will also perform measurements of the radioactivity present in natural materials.

Module III (Ferrara). Magnetism: introduction; phenomenology and magnetic properties of materials, ferromagnetism, paramagnetism, diamagnetism, antiferromagnetism. Magnetic minerals: oxides and hydroxides of iron, magnetite, hematite, maghemite, goethite, titan-hematite, titan-magnetite. Rock magnetism: primary magnetization processes: NRM (natural remanent magnetization), TRM (thermal remanent magnetization), VRM (viscous remanent magnetization), IRM (isothermal magnetization), CRM (chemical remanent magnetization), DRM (Detrital remanent magnetization). Thellier rules for TRM (additivity, reciprocity, independence), NRM-TRM diagrams. Archaeo-magnetic dating technique: measurement procedure (sampling, laboratory preparation, instrumental apparatuses), examples, and case studies. Archaeological survey using magnetic-probe technologies. Reconstruction of ceramic production technologies. Conclusions and possible exercise. Optional: visits to magnetic laboratories at INRIM (Turin) and CIMaN (Peveragno- CN): trials (hysteresis loop) of the ceramic samples and/or volcanic glasses, operative procedure with a vibrating sample magnetometer (VSM) and an alternating gradient field magnetometer (AGFM).

Testi consigliati e bibliografia

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Dispense su supporto elettronico forniti dai docenti

Siti web: www.inrim.it/~ferrara/lezioni.html

Libri di testo:

Chronometric Dating in Archaeometry, R.E. Taylor, M.J. Aitken, Academic Press (1997)

Accelerator Mass Spectrometry, C. Tuniz, J.R. Bird, D. Fink, G.F. Herzog, CRC Press (1998)

Thermoluminescence dating, M.J. Aitken, Academic Press (1985)

Elementi di archeometria, A. Castellano, M. Martini,

Jeffrey L. Eighmy, Robert S. Sternberg, Archaeomagnetic Dating (1990)

David J. Dunlop, Özden Özdemir Rock Magnetism (1997)

Michael E. Evans, Friedrich Heller Environmental Magnetism (2003)

Roberto Lanza, Antonio Meloni, The Earth's Magnetism (2008)

Lecture notes provided by the teachers in electronic format.

Websites: www.inrim.it/~ferrara/lezioni.html

Textbooks:

Chronometric Dating in Archaeometry, R.E. Taylor, M.J. Aitken, Academic Press (1997)

Accelerator Mass Spectrometry, C. Tuniz, J.R. Bird, D. Fink, G.F. Herzog, CRC Press (1998)

Thermoluminescence dating, M.J. Aitken, Academic Press (1985)

Elementi di archeometria, A. Castellano, M. Martini (Italian Edition)

Jeffrey L. Eighmy, Robert S. Sternberg, Archaeomagnetic Dating (1990)

David J. Dunlop, Özden Özdemir Rock Magnetism (1997)

Michael E. Evans, Friedrich Heller Environmental Magnetism (2003)

Roberto Lanza, Antonio Meloni, The Earth's Magnetism (2008)



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Orario lezioni

Lezioni: dal 03/10/2017 al 22/12/2017

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Note

Gli studenti di fisica usufruiranno del corso solo per i primi 6 cfu e cioè per il modulo 1 e 2

The students of Physics have to attend the course just for the first 6 CFU, i.e. for the first and second modules (taught by prof. Re and Lo Giudice respectively).

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Ultimo aggiornamento: 20/11/2017 15:33
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