Röntgenstrahlen markieren den Punkt in der Elementaranalyse der Druckmaschinenmethoden des 15. Jahrhunderts

Ein Foto eines eingescannten koreanischen Textes. Das weiß gepunktete Kästchen zeigt die im mittleren und unteren Feld gezeigten Bereiche an. Jedes Element erzeugt eine einzigartige Röntgenfluoreszenz. Nach dem Scannen des Textes wendeten die Forscher Filter für die bekannten XRF-Muster verschiedener Elemente an und erstellten eine farbcodierte Heatmap ihrer Häufigkeit, von der niedrigsten (blau) bis zur höchsten (rot). Ein Element, das nur in geringen Mengen vorkommt, befindet sich in den roten Kreisen im unteren Teil des Bildes. Bildnachweis: Minhal Gardezi

Im Deutschland des 15. Jahrhunderts entwickelte Johannes Gutenberg eine Druckpresse, eine Maschine, die die Massenproduktion von Texten ermöglichte. Es wird von vielen als einer der bedeutendsten technologischen Fortschritte des letzten Jahrtausends angesehen.


Obwohl Gutenberg oft als Erfinder der Druckpresse gerühmt wird, hatten die Koreaner einige Zeit zuvor, ungefähr 5.000 Meilen entfernt, bereits einen beweglichen Lettern entwickelt Druckerpresse.

Es steht außer Frage, dass die Ostasiaten die Ersten waren. Es steht auch außer Frage, dass Gutenbergs Erfindung in Europa eine weitaus größere Wirkung hatte.

„Was nicht bekannt ist, ist, ob Gutenberg vom koreanischen Buchdruck wusste oder nicht. Und wenn wir diese Frage beleuchten könnten, wäre das weltbewegend“, sagt Uwe Bergmann, Physikprofessor an der University of Wisconsin-Madison, der zusammen mit dem UW-Madison-Physikstudenten Minhal Gardezi, ist Teil eines großen, interdisziplinären Teams, das historische Texte analysiert.

„Aber selbst wenn nicht, können wir viel über frühe Druckverfahren lernen, und das wird schon eine große Erkenntnis sein“, ergänzt Bergmann.

Diese Texte enthalten Seiten aus einer Gutenberg-Bibel und konfuzianische Texte und helfen, diese Fragen zu untersuchen. Das Team umfasst koreanische Textexperten des 15. Jahrhunderts, Gutenberg-Experten, Papierexperten, Tintenexperten und viele mehr.

Bildnachweis: Universität von Wisconsin-Madison

Wie kam es dazu, dass zwei Physiker an einem scheinbar sehr nicht physikalischen Kulturerbeprojekt teilnahmen? Bergmann hatte zuvor an anderen historischen Textanalysen gearbeitet, wo er Pionierarbeit bei der Anwendung einer als Röntgenfluoreszenz-Bildgebung (XRF) bekannten Technik leistete.

Bei der XRF-Bildgebung sendet eine leistungsstarke Maschine namens Synchrotron einen intensiven und sehr kleinen Röntgenstrahl – etwa den Durchmesser eines menschlichen Haares – in einem 45-Grad-Winkel auf eine Textseite. Der Strahl regt Elektronen in den Atomen an, aus denen der besteht Textwobei ein weiteres Elektron den vom ersten hinterlassenen Raum füllen muss (alle Materie besteht aus Atomen, die noch kleinere Komponenten enthalten, die Elektronen genannt werden).

Das zweite Elektron verliert dabei Energie, die als kleiner Lichtblitz freigesetzt wird. Ein strategisch in der Nähe platzierter Detektor nimmt dieses Licht oder seine Röntgenfluoreszenz auf und misst sowohl seine Intensität als auch den Teil des Lichtspektrums, zu dem es gehört.

„Jedes einzelne Element auf der Periodensystem emittiert ein Röntgenfluoreszenzspektrum, das für dieses Atom einzigartig ist, wenn es von einem hochenergetischen Röntgenstrahl getroffen wird. Anhand seiner ‚Farbe‘ wissen wir genau, welches Element vorhanden ist“, sagt Gardezi. „Es ist ein sehr präzises Instrument, das Ihnen alle Elemente anzeigt, die sich an jeder Stelle in einer Probe befinden.“

Mit diesen Auskunftrmationen können Forscher effektiv eine elementare Karte des Dokuments erstellen. Durch schnelles Scannen einer Seite über den Röntgenstrahl können sie eine Aufzeichnung des XRF-Spektrums an jedem Pixel erstellen. Eine Seite kann mehrere Millionen XRF-Spektren erzeugen.

Diesen Sommer waren Bergmann und Gardezi Teil eines Teams, das XRF-Scanning am SLAC National Accelerator Laboratory in Kalifornien verwendete, um elementare Karten mehrerer großer Gebiete aus Originalseiten einer 42-zeiligen Gutenberg-Bibel der Erstausgabe (aus dem Jahr 1450) zu erstellen bis 1455 n. Chr.) und aus koreanischen Texten, die auf den Anfang dieses Jahrhunderts zurückgehen.

Röntgenstrahlen markieren den Punkt in der Elementaranalyse der Druckmaschinenmethoden des 15. Jahrhunderts

Minhal Gardezi (links) und Uwe Bergmann bereiten ein Blatt der Gutenberg-Bibel zum Scannen vor. Foto mit freundlicher Genehmigung von Minhal Gardezi. Bildnachweis: Minhal Gardezi

Sie scannten die Texte alle 10 Millisekunden mit einer Geschwindigkeit von etwa einem Pixel, filterten die Daten dann nach elementarer Signatur und lieferten hochauflösende Karten darüber, welche Elemente in welchen relativen Mengen vorhanden sind.

In gewisser Weise ist die Arbeit wie das Graben nach Schätzen auf einer alten Karte – Gardezi sagt, die Forscher wissen nicht genau, wonach sie suchen, aber sie interessieren sich am meisten für das Unerwartete.

Beispielsweise präsentierte sie dem Team kürzlich erste Ergebnisse von Scans, um zu demonstrieren, dass der Ansatz funktioniert hatte und dass die Forscher verschiedene Elemente trennen konnten. Es stellt sich heraus, dass dies nicht das war, was das Team am interessantesten fand.

„Stattdessen verbrachten diese Gelehrten 15 bis 20 Minuten damit, darüber zu sprechen: ‚Warum ist (dieses Element) vorhanden?’ und Hypothesen aufzustellen”, sagt Gardezi. „Als Physiker würden wir nicht einmal erkennen, ob etwas überraschend ist oder nicht. Es ist wirklich dieser interdisziplinäre Aspekt, der uns sagt, worauf wir achten müssen, was der schlagende Beweis ist.“

Wenn auf der Grundlage der Elementaranalysen weitere Fragen auftauchen, werden Bergmann und Gardezi das Team dabei unterstützen, diese Fragen quantitativ anzugehen. Sie planen bereits, einige frühe Drucke im Labor nachzubilden – mit bekannten Typen, Papieren und Tinten – und dann diese XRF-Scans mit den Originalen zu vergleichen.

Die Forschung wird möglicherweise nie endgültig feststellen, ob Gutenberg von den koreanischen Pressen wusste oder ob er seine Presse unabhängig entwickelt hat. Aber ohne Zugang zu den Originalpressen selbst enthalten diese Texte die einzigen Hinweise zum Verständnis der Natur dieser transformativen Maschinen.

„Je mehr Sie darüber lesen, desto mehr erfahren Sie, dass es bei einigen Dingen im Zusammenhang mit frühen Druckmaschinen weniger Gewissheit gibt“, sagt Bergmann. „Vielleicht ermöglicht uns diese Technik, diese Abdrücke als Zeitkapsel zu betrachten und unschätzbare Einblicke in diesen Wendepunkt in der Menschheitsgeschichte zu gewinnen.“


Mithilfe von KI die fehlenden Lücken in alten Texten füllen


Zur Verfügung gestellt von
Universität von Wisconsin-Madison

Zitat: X-raymarks the spot in elemental analysis of 15th-century printing press methods (2022, 12. August), abgerufen am 12. August 2022 von https://phys.org/news/2022-08-x-ray-elemental-analysis- Methoden des 15. Jahrhunderts.html

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