05. Fisica per i Beni Culturali

1. Studio sistematico di pigmenti e leganti e loro interazione. Lo studio prevede attività sperimentali seguite da statistica multivariata e Machine Learning per l’analisi di dipinti e trattamenti superficiali. A tal proposito è in corso di sviluppo un nuovo metodo di analisi dati per la caratterizzazione dei dipinti considerando simultaneamente un numero elevato di variabili, attraverso l’utilizzo integrato di tecniche spettroscopiche e metodologie di estrazione basate sul Machine Learning. Lo studio fornisce la base per eventuali analisi di dipinti con particolare attenzione al ben noto pittore Michelangelo Merisi detto il Caravaggio.

2. Studio di olii, di natura vegetale a scopo alimentare per l’identificazione di cultivar e studio sulla tracciabilità geografica, nonché sull’adulterazione nel campo del Food Science. Attraverso tecniche di Machine Learning è stato possibile discriminare i benchmark dell’olio extra vergine italiano di 6 regioni d’Italia. Lo studio ha coinvolto anche olii vegetali usati a scopo di legante, come l’olio di noci (molto utilizzato nella pittura del 1500).

3. Studio riguardo ai riti di sepoltura della Roma Imperiale, tramite analisi combinata di spettroscopie vibrazionali su resti ossei ritrovati nell’Ipogeo delle Ghirlande, a Grottaferrata (Roma). L’Ipogeo delle Ghirlande è uno straordinario sito sepolcrale di epoca romana risalente al I-II secolo d.C. e scoperto nel 2000 a Grottaferrata (Roma). Il sito comprende due sarcofagi di una nobildonna, Aebutia Quarta, e di suo figlio Carvilius Gemellus. I risultati ottenuti forniscono elementi significativi per comprenderne la storia.

4. Studio in collaborazione con il Museo di Medicina di Sapienza Università di Roma, con la partecipazione della Dott.ssa Miriam Focaccia. Lo studio riguarda le farmacie portatili del XVII e XVIII secolo. Le attività mirano a comprendere la farmacologia e le farmacopee nonché le formulazioni di antichi preparati e medicamenti. È stato adottato un approccio multidisciplinare che combina la caratterizzazione chimico- fisica con l’informazione storico-scientifica e la contestualizzazione culturale.

5. Studio di affreschi quattrocenteschi coordinato dall’AiAR (Associazione Italiana di Archeometria). Lo studio riguarda un ciclo di affreschi della Chiesa di San Panfilo a Tornimparte (AQ, Italia) realizzato da Saturnino Gatti (1491-1494), allievo del Verrocchio, e dai suoi collaboratori. Le analisi sono in corso attraverso un approccio archeometrico. In particolare, il laboratorio fornisce competenze e strumentazione portatile per indagini in situ.

6. Studio in collaborazione con la Pontificia Università Gregoriana di Roma riguardo a manoscritti del 1500- 1600 quali la copia originale dell’opera magna del gesuita Jesuit Antonio Vieira (1608-1697 BC).

7. Studio nel campo della ricerca numismatica e ceramica in collaborazione con il Dipartimento di Scienze dei Beni Culturali dell’Università degli Studi di Salerno”.

8. Finalizzazione delle analisi dei dati relativi alle campagne di misura effettuate presso il Museo Egizio di Torino e il Museo Archeologico di Lilibeo su materiali dell’Antico Egitto e di età Punica, con particolare attenzione ad alabastri, metalli, ceramiche, intonaci e vetri, con l’obiettivo di migliorare la conoscenza sulle modalità di realizzazione e sul loro stato di conservazione.

9. Sono inoltre in corso attività di ricerca congiunte nell’ambito del dottorato in archeologia dell’University College London (UCL) in collaborazione con il CSIC- Consejo Superior de Investigaciones Científicas in Galizia per lo studio di manufatti in metallo dell’età del bronzo conservati presso il British Museum di Londra.

10. Studio attraverso modellazione dinamica e genesi di sali solubili responsabili delle fluorescenze e sub fluorescenze di costruiti antichi nonché affreschi e dipinti murali. Lo studio ha coinvolto i mattoni romani della Casa di Diana, un mitreo facente parte del complesso archeologico di Ostia Antica.

11. Studio delle filigrane del Corpus Chartarum Italicarum, del 1500, attraverso uno studio combinato delle tecniche spettroscopiche come XRF e t-FTIR in combinata con tecniche di Machine Learning per studiare le tecnologie delle cartiere attorno a Fabriano, centro di diffusione di un nuovo metodo di fabbricazione della carta che si è sparso per tutta l’Europa e oltre.

• Anthropological Service – Soprintendenza Archeologia del Lazio e dell’Etruria Meridionale
• Bauart – Basel (Switzerland)
• British Museum (London, UK)
• Centro Restauro Venaria Reale (Torino)
• CNR-IPCF
• CNR-IBAM
• CSIC- Consejo Superior de Investigaciones Científicas (Spagna)
• ICTP – International Centre for Theoretical Physics (Trieste)
• ISIS Spallation Neutron Source (Oxford, UK)
• Museo Archeologico Lilibeo (Trapani)
• Museo Egizio (Torino)
• Opificio delle Pietre Dure (Firenze)
• Paul Scherrer Institut, Villigen (Switzerland)
• Sapienza Università di Roma (Roma)
• University Collage London (Inghilterra)
• Università Gregoriana (Roma)
• Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”
• Università degli Studi di Salerno
• Università di Siena
• Università di Coimbra (Portogallo)

1. Il progetto regionale ISIS@MACH prevede finanziamenti per acquisto di apparecchiature ed allestimento del laboratorio e l’inserimento del laboratorio nella nascente infrastruttura distribuita ISIS@MACH. ISIS@MACH è concepito come nodo di una infrastruttura internazionale per la caratterizzazione dei materiali in cordata con l’Università degli Studi di Roma “Tor Vergata” e la sorgente di neutroni ISIS Pulsed Neutron and Muon Source con sede nell’Oxfordshire (UK).
2. Progetto di ricerca AiAR (Associazione Italiana di Archeometria). Studio degli affreschi di Saturnino Gatti tramite analisi non distruttive e non invasive e strumentazione portatile. Il laboratorio partecipa al progetto di ricerca con l’expertise e la strumentazione portatile per indagini in-situ.

[2022] G. Festa, M. Rubini, P. Zaio, A. Gozzi, N. Libianchi, S.F. Parker, G. Romanelli, L.A.E. Batista de Carvalho, M.P.M. Marques, Vibrational spectroscopy to study ancient Roman funerary practices at the Hypogeum of Garlands, Scientific Reports, 2022, 12:3707

[2022] G. Festa, C. Scatigno, M.L. Saladino, F. Armetta, V. Ciaramitaro, V. Mollica Nardo, R.C. Ponterio, Chemometric tools to point out benchmarks and chromophores in pigments through spectroscopic data analyses. Physical Chemistry in Cultural Heritage, Molecules 2022, 27, 163.

[2021] M. Leona, K. Fukunaga, H. Liang, P. Baglioni, G. Festa, V. Levchenko, From physics to art and back, Nature Reviews Physics, https://doi.org/10.1038/s42254-021-00362- x (2021).

[2021] C. Scatigno, N. Prieto-Taboada, G. Festa, J. M. Madariaga, Soluble salts quantitative characterization and thermodynamic modeling on Roman Bricks to assess the origin of their formation, Molecules 2021, 26(10), 2866. https://www.mdpi.com/1420-3049/26/10/2866/html

[2021] G. Romanelli, G. Festa, D. Onorati, E. Preziosi, P. Ulpiani, C. Andreani, R. Senesi, Time-resolved Prompt-Gamma Activation Analysis at Spallation Neutron Sources and Applications to Cultural Heritage, Security, and Radiation Protection, Physics Open 7 (2021) 100073. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666032621000168

[2021] F. Albertin, L. E. Baumer, M. Bettuzzi, R. Brancaccio, E. Caruso, F. Casali, L. Cifarelli, G. Festa, M. G. Griffo, A. Mistretta, M. P. Morigi, R. Nania, A. M. Parrinello, L. Strolin, X-ray computed tomography to study archaeological clay and wood artefacts at Lilybaeum, Eur. Phys. J. Plus (2021) 136:513, https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-021-01465-1

[2021] G. Festa, M. L. Saladino, V. Mollica Nardo, V. Renda, G. Nasillo, R. Pitonzo, A. Spinella, M. Borla, E. Ferraris, V. Turina, R.C. Ponterio, “Identification of the hidden content of an ancient Egyptian sealed alabaster vase from Kha and Merit’s tomb: an educational approach”, J. of Chemical Education, 21, 98, 2, 461–468 (2021)

[2020] G. Festa, C. Scatigno, M.L. Saladino, F. Armetta, V. Ciaramitaro, V. Mollica Nardo, R.C. Ponterio, “A database for historical pigments through handheld instrumentation”, Proceedings 2020 IMEKO TC-4 International Conference on Metrology for Archaeology and Cultural Heritage Trento, Italy, October 22-24, 2020. https://www.imeko.org/publications/tc4-Archaeo-2020/IMEKO-TC4-MetroArchaeo2020-029.pdf

[2020] E. Preziosi, F. Arcieri, A. Caltabiano, P. Camarri, S. Casagrande, D. Cavicchioni, F. A. Danza, E. Fabrizi, M. Fabrizi, G. Festa, C. Fornaro, F. Marchese, D. Merella, M. C. Morone, P. Picella, P. Picozza, L. Pizzimento, A. Rocchi, R. Santonico, R. Senesi, R. Sparvoli, G. M. Todesco and A. Cianchi, “TECNOMUSE: a novel, RPC-based, muontomography scanner for the control of container terminals”, 2020 J. Phys.: Conf. Ser.1548 012021. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1548/1/012021/meta

[2020] C. Scatigno, R. Senesi, G. Festa and C. Andreani. Chemometrics tools for Advanced Spectroscopic Analyses. IOP Publishing Journal of Physics: Conference series, 2020 1548 012030. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1548/1/012030

[2020] D. Onorati, G. Romanelli, P. Ulpiani, C. Cazzaniga, E. Preziosi, L. Arcidiacono, G. Festa, C. Andreani, R. Senesi, M. C. Morone, “FLUKA simulations and benchmark measurements of the YAP(Ce) scintillators installed on the VESUVIO spectrometer”, Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A, Volume 969, 21 July 2020, 164012. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168900220304605

[2020] G. Festa, S. L. Lämmlein, R. Senesi, J. Price, C. Chiesa, C. Scatigno, D. Mannes, L. Arcidiacono, R. A. Robinson and C. Andreani, “Effect of coating systems as a barrier to humidity for lutherie woods studied by neutron radiography”, Journal of Cultural Heritage 43 (2020) 255–260. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1296207419305643

[2020] G. Festa, G. Romanelli, R. Senesi, L. Arcidiacono, C. Scatigno, F. Stewart Parker, M. P. M. Marques, C. Andreani, Neutrons for Cultural Heritage – Techniques, Sensors, and Detection, Sensors 2020, 20(2), 502. https://www.mdpi.com/1424-8220/20/2/502