ЛНФ ОИЯИ: нейтронный активационный анализ образцов останков жены и сына Ивана Грозного на содержание мышьяка и ртути


https://www.youtube.com/jinrtv

В Лаборатории нейтронной физики Объединенного института ядерных исследований  проведён нейтронный активационный анализ  образцов человеческих останков XVI и XVII вв. из некрополей Московского Кремля. Речь идет об останках первой жены царя Ивана Грозного – Анастасии, его сына  Ивана  и князя Михаила Васильевича Скопина-Шуйского.
Исследуемые образцы были облучены на двух установках – источнике резонансных нейтронов ИРЕН и реакторе ИБР-2.

Валерий Швецов, директор Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ: «Очень хорошая работа. За все время, что мы делали на ИРЕН, это на данный момент наиболее лучшая, и, надеюсь, будет в хорошем журнале опубликована. Эта работа ведется по инициативе нашего сотрудника Андрея Юревича Дмитриева, который прошел хорошую школу у Марины Фронтасьевой, сейчас он работает на ИРЕН.  Он этот метод применил для анализа  таких экзотических образцов,  как останки знатных людей средневековой Руси. По его инициативе возник контакт с Татьяной Дмитриевной Пановой, которая была заведующей археологическим отделом музеев Московского Кремля, очень известный ученый – историк, археолог, доктор наук, профессор, автор большого количества книг. Она передала нам безымянные останки (мы не знали, чьи это останки) – костные и волосы. Мы провели анализ, причем анализ был достаточно тщательным. Использовался ИРЕН – как установка для облучения, и реактор ИБР-2».

Прежде, чем облучить исследуемые образцы останков в физических установках ИРЕН и ИБР-2 и с помощью компьютерной программы обработать спектры гамма-квантов, фрагменты перемалываются в специальной мельнице. Готовил образцы и участвовал в обработке спектров инженер Константин Храмко.

Константин Храмко,  инженер: «Образцы, которые нам привезли, были, естественно, загрязнены всякими поверхностными загрязнениями. Когда достают останки из земли, там что угодно можно найти. Мы около трех дней аккуратно образцы чистили, подготавливали и высушивали. Потом отправляли их на облучение».

С помощью автоматической системы измерений, озданной в Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ, состоящей из высокочистого германиевого детектора со спектрометрической электроникой, устройства смены образцов и управляющего программного обеспечения,  спектры наведённой активности облученных образцов были измерены.

Сергей Борзаков, старший научный сотрудник Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ: «Детектор гамма-квантовый полупроводниковый – высой частоты германиевый детектор — меряет спектры гамма-квантов, причем у него хорошее разрешение.  Мы меряем спектры  от образцов, облученных на ИРЕН или на ИБР-2.  Спектр имеет много линий, и это разрешение нужно, чтобы  отделить одни линии от других.  Мы получаем спектры и эти спектры анализируем.  Есть программа соответствующая, находим энергии этих пиков и по этим энергиям можем сказать — какие элементы высвечивают эти линии. Зная потоки нейтронов на установке ИРЕН, где облучали, и времена облучения, можем определить концентрацию этих элементов. В частности, мы искали ртуть. Ртуть 279 КэВ  дает линию. Если мы эту линию нашли, значит, там была ртуть, в каких-то образцах  нашли. Мышьяк – там другая энергия.  В этом принцип измерений.  Нейтронный активационный анализ известен давно. Мы в последнее время  на установке ИРЕН стараемся развернуть эти исследования».

На всю работу – от подготовки исследуемых образцов до завершения анализа спектров —  уходит  от одного до двух месяцев.

Сергей Борзаков,  старший научный сотрудник Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ: «Меряется тут даже по два раза. Один раз — спустя несколько часов после облучения, может быть,  день, другой раз – спустя месяц. На ИБР-2 было облучение две недели, и потом один раз мерили через несколько дней, следующий раз — через 30 дней. А на ИРЕН три дня облучали, потом спустя несколько часов мерили образцы, и — спустя месяц».

Полученные данные  подтвердили факт острого отравления ртутью первой жены царя Ивана Васильевича Грозного – первой русской царицы Анастасии Романовны (скончалась в 1560 году).  Повышенное содержание ртути и мышьяка было выявлено в костных останках сына царя Ивана Васильевича Грозного – царевича Ивана  (скончался в 1581 году), а также  князя Михаила Васильевича Скопина-Шуйского.
Валерий Швецов, директор Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ: «Было показано превышение концентрации ртути и мышьяка и в костных останках, и в волосяных, что работает в пользу гипотезы все-таки отравления. Костные останки – это были кости сына Ивана Грозного – Ивана Ивановича (известная картина, где отец наносит удар, и он лежит окровавленный). И вторые костные останки – это боярин Михаил Скопин-Шуйский. Он в 23 года скончался, это еще один аргумент в пользу того, что его, скорее всего, отравили. Он был очень молодой полководец, подающий надежды. Может быть, это и вызвало зависть окружения. Действовал он во времена смуты, воевал с поляками, с Лжедмитрием.  А волосы принадлежали первой жене Ивана Грозного – княгине Анастасии. Самое интересное, что кроме мышьяка и ртути  они в своих исследованиях обнаружили превышение в волосяных останках по золоту и по серебру. Причем, по золоту – в несколько раз, а по серебру — чуть ли не на порядок. И это вопрос – как и почему. Гипотеза Татьяны Дмитриевны Пановой  —  богатые женщины того времени скрепляли прическу сеточками из тонких нитей из золота или серебра, или они украшали ее золотом и серебром. Может быть — оттуда, но это требует подтверждения».

И это далеко не единственный пример сотрудничества физиков ОИЯИ   с археологами. В Лаборатории нейтронной физики исследовали клад 14-го века, найденный в Твери. Использовался современный метод  нейтронографии. О результатах этих исследований был доклад Дениса Козленко на летней сессии Программно-консультативного комитета по физике конденсированных сред.

Денис Козленко, начальник научно-экспериментального отдела   нейтронных исследований  конденсированных  сред ЛНФ ОИЯИ: «Это нейтронная томография и радиография, то есть исследование внутренней структуры объектов, когда мы нейтронное излучение используем фактически как своего рода фотоаппарат и «просвечиваем» им различные объекты, и за счет высокой проникающей способности смотрим, как же они устроены изнутри, не разрушая их. Этот метод оказался  у нас очень востребованным. Сейчас проводится много исследований у нас по археологии, палеонтологии, материаловедению. Я бы отметил особо коллаборацию с Институтом археологии. Она у нас получилась за последние  года полтора и была очень активная. Исследовано очень большое количество образцов. Есть большой интерес с их стороны, и они удовлетворены тем уровнем информации, которую могут получить по структуре объектов. Мы делали трехмерные реконструкции различных объектов археологического наследия с пространственным разрешением порядка 100 микрон. Можем построить  3Д-модель, изучить, как там все устроено изнутри. Для археологии это особенно ценно, поскольку практически каждый экспонат уникален, он единственный в своем роде. В частности, среди примеров, которые я буду показывать — фрагменты браслета древнерусского и древние сосуды. Как оказалось, сосуд закупорен и непонятно,  как он сделан, какая толщина, есть ли  что-то внутри. Оказывается, что внутри есть какое-то вещество. Эти работы у нас будут продолжаться, поскольку это новое направление. Оно только пошло, и мы планируем получить еще много интересных результатов».

Интересные результаты получают в Лаборатории  нейтронной физики.  Импульсный реактор на быстрых нейтронах. ИБР-2 с комплексом спектрометров – прекрасно справляется со своей задачей, Но уже намечен план работ по подготовке концепции  нового источника  нейтронов ОИЯИ. На сессии Программного комитета об этом говорил главный инженер Лаборатории  Александр Виноградов.

Александр Виноградов, главный инженер Лаборатории нейтронной физики  ОИЯИ: «Сейчас мы предложили принципиальную схему на основе протонного ускорителя и размножающей мишени. Дальше мы должны эту концепцию проработать  — как в части ускорителя, так и в части мишенного комплекса.  Это может быть подкритичекая сборка с ядерными материалами, такими, как плутоний, нептуний. Всем понятно, что реактор ИБР-2 — замечательный, высоко конкурентный источник, тем не менее, у него есть установленный ресурс работы, и он закончится примерно в 2042 году. К  этому времени мы  должны  решить вопрос – нужен ли новый нейтронный источник в Институте, каким будет этот нейтронный источник. Разговор пока сводится к тому, что мы должны предложить международному научному сообществу   убедительную концепцию, модель  будущего нейтронного источника, понять, сколько это будет стоить. Насколько конкурентным будет  наше предложение в ряду мировых нейтронных источников».

Для того, чтобы успешно выглядеть и соревноваться на поле физического эксперимента, нужны амбициозные проекты, — говорят ученые. Два года будет разрабатываться концепция,  выбираться  физическая модель новой установки, чтобы и через 25 лет здесь проводить необходимые исследования с помощью нейтронов, которые помогают и физикам, и химикам, и биологам, и даже археологам делать открытия с помощью окна в наномир, которым сегодня является ИБР-2 в Лаборатории нейтронной физики.
Редактор портала: Инна ОРЛОВА
Видеограф: Евгений ГОРЯЧКИН

http://www.jinr.ru

http://www1.jinr.ru/News/Jinrnews_rus.html