FISICA DELL’AMBIENTE E DEI BENI CULTURALI

1. FISICA DELL’AMBIENTE E DEI BENI CULTURALI • Il corso è articolato in due moduli: “Fisica applicata alla conoscenza e diagnostica dei Beni Culturali” (6 CFU), affidato alla Dott.ssa Morigi Maria Pia, e “Fisica dell'ambiente” (3 CFU), affidato alla Prof.ssa Cristina Sabbioni. • Contenuti del I modulo: • Classificazione delle principali tecniche diagnostiche di tipo fisico, utilizzate nel campo dei Beni Culturali. • Acquisizione di immagini digitali: cenni teorici e prove pratiche di acquisizione con camera CCD. Tecniche di elaborazione delle immagini digitali: operazioni puntuali, locali, geometriche. Applicazioni di filtri nel dominio delle frequenze. • Tecniche di documentazione e di indagine nel visibile: documentazione fotografica in bianco e nero e a colori, fotografia in luce radente. Tecniche ottiche per il rilievo 3D: fotogrammetria, scanner laser a tempo di volo, profilometria. • Tecniche di imaging multispettrale: fluorescenza UV  e UV riflesso, riflettografia IR, infrarosso in bianco e nero e in falsi colori. • Tecniche termografiche per la diagnostica dell'edilizia storica. • La radiografia e la tomografia con raggi X e neutroni: principi fisici alla base di entrambe le tecniche e applicazioni nel campo dei Beni Culturali. • La fluorescenza indotta da raggi X (XRF): esempi di applicazioni. • Indagini mediante le tecniche PIXE e PIGE.

2. FISICA DELL’AMBIENTE E DEI BENI CULTURALI Al termine del corso lo studente acquisisce conoscenze specifiche sulle principali problematiche inerenti gli effetti dei cambiamenti climatici sul patrimonio culturale e gestione degli ambienti confinati in relazione a differenti situazioni microclimatiche. Lo studente ha, inoltre, competenze nella diagnostica con radiazioni ionizzanti (raggi X e gamma), radiazioni non ionizzanti (IR e UV) e neutroni, nonché nell'interpretazione dei dati al fine della conoscenza del bene culturale. In particolare, lo studente è in grado: a) di utilizzare le metodologie fisiche di diagnosi microclimatiche per la protezione dei beni culturali sia in ambienti interni che esterni; b) di utilizzare le metodologie fisiche di identificazione delle aree di rischio, su scala locale, regionale, nazionale; c) pianificare progetti di diagnosi finalizzati alla conoscenza delle modalità di esecuzione delle opere d'arte e del loro stato di conservazione; d) utilizzare le apparecchiature per l'acquisizione di immagini digitali (sistemi per radiografia e tomografia con raggi X, telecamere digitali per radiazione IR e UV); e) utilizzare gli strumenti informatici per l'elaborazione dei dati sperimentali.

3. FISICA DELL’AMBIENTE E DEI BENI CULTURALI Testi consigliati (I modulo): “Elementi di archeometria – Metodi fisici per i Beni Culturali”, a cura di A. Castellano, M. Martini, E. Sibilia, ed. Egea, Milano 2002. “Metodi di documentazione e indagini non invasive sui dipinti”, A. Aldrovandi, M. Picollo, ed. Il Prato, Padova 1999. "Radiation in Art and Archaeometry", D.C. Creagh and D.A. Bradley Editors, Elsevier Science B.V., 2000. "X-ray and Neutron Digital Radiography and Computed Tomography for Cultural Heritage", F. Casali, in "Physical Techniques in the Study of Art, Archaeology and Cultural Heritage", D.C. Creagh and D.A. Bradley Editors, Elsevier 2006.  Orario di ricevimento: martedì dalle 16.30 alle 18.30, presso Palazzo S. Croce, via Guaccimanni, Ravenna. Si riceve anche su appuntamento (e-mail: mariapia.morigi@unibo.it).

4. Introduzione alla Diagnostica • Cos’è la diagnostica • Cosa significa misurare • L’incertezza della misura

5. Scienza e Beni Culturali • L’evoluzione del concetto di conservazione e restauro, attraverso il contributo della scienza, ha suscitato una consapevolezza maggiore della difficoltà dell’intervento di restauro, che si sintetizza nell’affermazione unanime dell’importanza del progetto di diagnostica. • Diviene indispensabile impostare, prima del vero e proprio progetto di restauro, un dettagliato studio preliminare inteso a definire: • la fisicità del bene culturale, • la sua patologia, ovvero il suo degrado, • l’interazione manufatto-ambiente. • Il complesso di esami scientifici finalizzato a rispondere allo specifico problema conservativo è definito “Diagnostica”.

6. Scienza e Beni Culturali Quando? Dove? Da chi? Con che cosa? In che modo? Ogni manufatto, segnatamente di interesse artistico ma non solo, contiene in se’ la storia del manufatto stesso, ivi compresa informazioni sulla sua produzione, sul suo uso e sul suo stato di conservazione. Compito degli storici dell’arte, degli archeologi, dei restauratori e di quant’altri coinvolti nel campo dello studio e della salvaguardia dei Beni Culturali, è quello di mettere in evidenza tutta la sua storia, ove possibile, rispondendo ai quesiti: un manufatto è stato prodotto.

7. Scienza e Beni Culturali • La "Diagnostica" deve includere all'occorrenza i seguenti aspetti: • ricerca storico-archivistica comprendente la successione cronologica sia delle fasi costruttive sia degli interventi successivi; • rilevamento e restituzione grafica del manufatto; • accertamento del quadro strutturale e delle possibili cause di dissesto statico (in atto o latenti); • caratterizzazione dell’ambiente dal punto di vista dell’inquinamento atmosferico, del microclima, e della componente aerobiologica; • esame del comportamento termoigrometrico del manufatto; • conoscenza dei materiali sia strutturali sia di finitura, sia originali sia di restauro, incluso quanto concerne la loro lavorazione e messa in opera; • identificazione delle cause e dei meccanismi di degrado; • indagini preliminari per la scelta e messa a punto delle metodologie di intervento e dei materiali da utilizzare nell'intervento.

8. Come ottenere le informazioni? Manufatto Rivelatore Sorgente Informazioni!

9. Tecniche di Datazione Fisica per iBeni Culturali • Utilizzo delle moderne tecnologie fisiche e chimiche: Autenticita’ Analisi di provenienza e collocazione storico artistica Valutazione dello stato di conservazione Scelta della tecnica più appropriata per il restauro

10. Cosa significa misurare? In fisica e ingegneria, una misurazione è l'attività di mettere a confronto quantità fisiche con fenomeni ed oggetti del mondo reale. Misurare una grandezza, vuol dire trovare il rapporto fra questa ed un'altra omogenea ad essa, assunta come termine di confronto (cioè come unità di misura). Per effettuare una misurazione è necessario disporre di due elementi fondamentali: - uno strumento di misura; - una metodologia adatta al compito, che utilizzi al meglio i mezzi a disposizione e che soddisfi le richieste. 1,2 m Informazione! Oggetto Strumento Misurazione Misura

11. Lo strumento di misura • Lo Strumento di misura è un apparato che mette a confronto la grandezza da misurare con l'unità di misura; esso è composto da: • un rivelatore, ovvero un oggetto sensibile alla grandezza da misurare; • un trasduttore, ovvero un dispositivo che traduce le variazioni della grandezza caratteristica del rivelatore in quelle di un’altra grandezza più facilmente accessibile allo sperimentatore; • un dispositivo per presentare il risultato. Esempio: il termometro a mercurio visualizzatore: la scala graduata Trasduttore: Tubo capillare a sezione costante che traduce le variazioni di volume in variazioni della lunghezza della colonna di liquido Rivelatore (elemento sensibile alla temperatura) : mercurio

12. La misura non è mai esatta • Il valore “vero” di una grandezza è una entità che non è possibile conoscere. • Sensibilità e risoluzione: la risoluzione di uno strumento rappresenta la minima variazione della grandezza da misurare che provoca uno spostamento “avvertibile” nell’indice dello strumento. Essa rappresenta il valore dell'ultima cifrasignificativa ottenibile. • Precisione: è legata alla riproducibilità del risultato e non può essere mai infinita. • Accuratezza:L'accuratezza esprime invece l'assenza di errori sistematici nella misura: una misura è tanto più accurata quanto più la media delle misure si approssima al valore vero della grandezza.

13. La misura non è mai esatta

14. Misura di una grandezza fisica

16. L'unità di misura Spazio Massa Le unità di misura sono uno standard per la misurazione di quantità fisiche. Le unità di misura sono codificate e unificate del Sistema Internazionale di unità di misura (SI), gestito dall'Ufficio Internazionale dei Pesi e Misure.

18. Caratteristiche di una Tecnica Diagnostica Una tecnica diagnostica è una metodologia che ci permette di misurare e quindi raccogliere informazioni sull'oggetto esaminato. Possiamo apprezzare la bontà di una tecnica diagnostica analizzandone le seguenti proprietà: • Costo • Non distruttivita’ • Portabilità • Non invasivita’ • Adattabilita’ a varie forme e materiali • Accuratezza quantitativa • Rapidita’ di esecuzione delle misure • Limite di rivelazione piccolo

19. Archeometria ARCHEOMETRIA: Il termine “archeometria", dal greco archê (origine) e metron (misura), si riferisce all’applicazione dei metodi delle scienze sperimentali allo studio degli oggetti antichi L’Archeometria ovvero l’Archeologia che parla il linguaggio delle scienze. • La definizione del termine Archeometria nasce con l'omonima e ormai celebre rivista Archaeometry, la quale inizia la sua pubblicazione nella primavera del 1958 come bollettino interno delle ricerche del 'Research Laboratory for Archaeology and the History of Art' di Oxford. • I beni culturali si avvalgono sempre di più di metodi e tecniche presi a prestito da numerose altre discipline scientifiche quali la chimica, la fisica, la statistica, la biologia, l'antropologia, la botanica, la zoologia, la patologia medica, le scienze della terra. • L'applicazione in anni recenti di tali discipline ha portato ad una sorta di rivoluzione nei metodi e tecniche tradizionali nel settore dei beni culturali.

20. Tecniche di Diagnostica Fisica applicate ai Beni Culturali • Metodi di datazione • Termografia • Imaging multispettrale • La Fluorescenza UV • Tecniche di rilievo 3D • La Fluorescenza in dispersione di Energia (XRF) • Indagini mediante le tecniche PIXE e PIGE • La Radiografia • La Tomografia 3D • Le indagini con ultrasuoni