La plupart des gens associent la physique nucléaire à la bombe atomique ou aux centrales nucléaires, et ces associations sont souvent négatives. Michael Wiescher, physicien nucléaire à l’Université de Notre Dame, veut changer cette perception en appliquant son expertise – et une partie de son matériel d’imagerie sophistiqué – à des recherches qui relient la science, l’histoire et la culture. Son travail dans ce domaine a inclus des collaborations pour analyser un manuscrit médiéval rare et découvrir la fraude et la falsification de devises à travers l’histoire, notamment dans la Rome antique et l’Amérique coloniale. Il a récemment décrit ces efforts lors d’un réunion virtuelle de la Division de physique nucléaire de l’American Physical Society.

Une grande partie de ce travail a été menée en collaboration avec des étudiants de premier cycle en physique, chimie, restauration d’art, histoire et anthropologie dans le cadre d’un cours que Wiescher enseigne à Notre-Dame sur les méthodes et techniques basées sur la physique dans l’art et l’archéologie. Dans le processus, les étudiants peuvent obtenir une certification en tant qu’opérateurs d’un large éventail d’instruments et de techniques avancés basés sur la physique. Il s’agit notamment de spectromètres Raman, de microscopes électroniques à transmission (TEM), d’un accélérateur tandem 3MV, de scanners portatifs à fluorescence X (XRF), de scanners micro-XRF et de diffractomètres à rayons X, entre autres.

Le cours couvre des sujets tels que l’analyse non destructive de la peintures de Vermeer et l’ Palimpseste d’Archimède; suivre les encres utilisées par les scribes médiévaux pour les manuscrits enluminés; si la carte du Vinland est réelle ou une contrefaçon (c’était récemment montré de manière concluante d’être faux); utiliser des études du Suaire de Turin pour discuter incertitudes dans la datation au carbone; et examiner comment Luis Alvarez a déjà utilisé les rayons cosmiques à la recherche de chambres cachées dans les pyramides égyptiennes dans les années 1960.

L’un des projets de Wiescher était une analyse de 2016 d’un rare manuscrit breton enluminé du 15ème siècle. Wiescher et ses collaborateurs ont combiné la cartographie élémentaire micro-XRF avec la spectroscopie Raman pour mieux comprendre comment les illustrations du manuscrit ont été préparées et les pigments particuliers utilisés. La première technique révèle les éléments présents ainsi que les particules de pigment individuelles et comment elles sont réparties dans les régions d’intérêt. Ce dernier est idéal pour analyser des zones sélectionnées afin de révéler les compositions moléculaires des pigments. Sur la base de leurs découvertes, Wiescher et ses co-auteurs ont conclu que le manuscrit breton était probablement l’œuvre d’un seul artisan ou peut-être d’un petit nombre d’artisans travaillant à partir d’une seule palette.

Wiescher tourna son attention vers Deniers romains en 2019. Le denier d’argent romain était la monnaie de base de l’Empire romain entre 200 avant notre ère et 300 de notre ère, selon Wiescher. Pendant le règne de Néron, les pièces devaient être en argent à 92,5%, afin de protéger la monnaie contre l’inflation et la dévaluation. Malgré la réputation de tyrannie et de débauche de l’empereur, « Néron était l’un des plus responsables fiscalement de ses ancêtres et successeurs, respectant les lois sur la façon de faire frapper les pièces », a déclaré Wiescher.

Mais l’analyse des pièces de 250 à 350 ce a montré une baisse des pourcentages d’argent. Selon Wiescher, les monnaies romaines ont progressivement avili le denier, délibérément, pour augmenter leurs profits et faciliter le financement des guerres en cours dans l’empire. Les menthes s’appuyaient sur certaines techniques métallurgiques pour cacher les pourcentages inférieurs d’argent afin de maintenir l’inflation à distance. En 295 de notre ère, la teneur en argent n’était que d’environ 5%.

Wiescher et ses étudiants ont combiné la mise à l’échelle XRF avec la cartographie PIXE des pièces pour tester la qualité de la monnaie et en apprendre davantage sur les techniques de production. Ils ont également utilisé la spectroscopie électronique pour mesurer la teneur en argent de chaque pièce et la façon dont les impuretés étaient distribuées. Leur analyse a révélé que la plupart des pièces sont composées d’argent et de cuivre et que les impuretés de soufre et de fer entraînaient de la corrosion chez certaines d’entre elles.

Les commerçants testaient généralement toutes les pièces proposées comme moyen de paiement en les mordant, car ils devraient pouvoir goûter l’argent. Cela révélerait toute tentative de couper les coins. « Les Romains ont donc inventé un certain nombre de technologies intéressantes dans la métallurgie pour se cacher. [that debasement]», a déclaré Wiescher. Par exemple, jeter une pièce d’argent / cuivre mélangée dans du mercure liquide entraînera la dissolution et l’écoulement de l’argent autour de la pièce. « Ensuite, vous retirez la pièce du bain de mercure et la chauffez pour chasser le mercure », a déclaré Wiescher. Cela vous donne une pièce d’argent avec un noyau en cuivre, capable de passer le test de morsure.

La même astuce de remplacement d’une partie de l’argent dans les pièces de monnaie par du cuivre est apparue à nouveau des milliers d’années plus tard dans les colonies espagnoles d’Amérique latine. Wiescher a analysé 91 rials d’argent datés entre le 16ème et le 18ème siècle, du Mexique et de Potosi, en Bolivie. Entre 1645 et 1648, la teneur en argent est passée de 92,5% sterling à seulement 70-80%; le reste était un mélange de cuivre. Lorsque cela a été découvert au 17ème siècle, le marché de l’argent en Espagne s’est effondré et les pièces ont été dévaluées, avec des effets dévastateurs sur l’économie coloniale espagnole, selon Wiescher.

Une partie de cet argent en provenance d’Espagne et du Mexique a finalement fait son chemin vers le premières colonies américaines. Les colonies ont d’abord adopté le système de troc des Amérindiens, en échangeant des fourrures et des chaînes de coquillages décoratifs connus sous le nom de wampum, ainsi que des cultures et des articles manufacturés importés comme des clous. Mais la Monnaie de Boston a utilisé l’argent espagnol entre 1653 et 1686 pour frapper des pièces de monnaie, ajoutant une fois de plus un peu de cuivre ou de fer pour augmenter ses profits.

Le premier papier-monnaie est apparu en 1690, lorsque la colonie de la baie du Massachusetts a imprimé du papier-monnaie pour payer les soldats afin de mener des campagnes contre les Français au Canada. Les autres colonies ont rapidement emboîté le pas, bien qu’il n’y ait pas de système uniforme de valeur pour aucune des devises. Pour lutter contre les contrefacteurs inévitables, les imprimeurs gouvernementaux faisaient parfois des empreintes dans la coupe du billet, qui étaient appariées aux dossiers du gouvernement pour échanger les billets contre des pièces de monnaie. Mais cette méthode n’était pas idéale, car le papier-monnaie était sujet aux dommages.

À la lumière de cette histoire ancienne, il est approprié que Benjamin Franklin ait figuré sur la pièce de 50 cents américains entre 1946 et 1963 et honore toujours le billet de 100 dollars américains, compte tenu de ses efforts pour promouvoir la monnaie imprimée et lutter contre les contrefaçons dans l’Amérique coloniale. À l’âge de 23 ans, Franklin était un éditeur et imprimeur de journaux à succès à Philadelphie, publiant The Pennsylvania Gazette et devenant finalement riche en tant qu’auteur pseudonyme de Poor Richard’s Almanack. Il a été un ardent défenseur du papier-monnaie dès le début.