Construction d'une chronologie absolue pour la 18eme dynastie de l'Egypte ancienne par la méthode du carbone 14 en Spectrométrie de Masse par Accélérateur : modélisation bayesienne et simulations de transport de faisceau

par Anita Quiles

Thèse de doctorat en Champs, particules, matière

Sous la direction de Bernard Berthier.

Soutenue en 2011

à Paris 7 .

mots clés

• Égyptologie -- Thèses et écrits académiques
• Spectrométrie de masse par accélérateur -- Thèses et écrits académiques
• Datation -- Méthode du carbone 14 -- Thèses et écrits académiques
• Égypte -- ca. 1550-ca. 1295 av. J.-C. (XVIIIe dynastie) -- Thèses et écrits académiques

Résumé

La datation par le radiocarbone est une méthode de datation éprouvée et un outil fondamental pour l'archéologie. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à l'aspect instrumental de la mesure réalisée sur l'installation ARTEMIS du LMC14. Après avoir détaillé son fonctionnement, deux outils de simulations complémentaires ont été utilisés afin de simuler les faisceaux d'ions au travers des éléments de l'installation. Avec l'outil de calcul matriciel Transport, l'enveloppe générale du faisceau a été obtenue, assurant qu'aucune coupure ne se produisait et identifiant les points sensibles de l'installation. Pour simuler les interactions entre les ions incidents et les milieux traversés, le recours à l'outil GEANT4 a été indispensable. De ces dernières simulations nous avons déduit des tolérances sur les réglages des champs électriques et magnétiques ainsi que sur l'acceptance du faisceau. Une optimisation du détecteur a aussi été proposée pour soustraire à la mesure des ions 14C les ions moléculaires C13H et C12H2 atteignant le détecteur. Nous avons ensuite montré qu'un traitement statistique de type bayesien améliorait la précision sur les datations. Nos études se sont concentrées sur la 18ème dynastie de l'Egypte. Des datations radiocarbones ont été réalisées sur des objets conservés au Musée du Louvre, archéologiquement attribués à deux règnes précis. Les âges obtenus ont été contraints par des informations archéologiques et astrophysiques. Nous en avons déduit un intervalle d'âge réaliste pour le début de chaque règne de la 18eme dynastie. Cette nouvelle chronologie absolue a enfin été testée sur une étude ponctuelle d'objets votifs provenant du Gebel el-Zeit.

Titre traduit

Construction of an absolute chronology for the 18th Egyptian dynasty using radiocarbon dating by accelerator mass spectrometry : Bayesian modelling and simulations of beam transport

Résumé

Radiocarbon dating is a well-tried method and a fundamental tool for archaeology. In the first part of this Project, we were interested in the instrumental aspect of measurements done on the ARTEMIS facility at the LMC14 laboratory. At first, we detailed how this facility operates. Then, we used complementary tools to simulate the transport of the beam through the different elements. Using the Transport tool, we obtained the optical spectrum of the beam, ensuring that there was no loss of beam, and identified the most sensitive points of the facility. Then, we used the GEANT4 tool-kit to simulate the interactions of the incident ions in different media. From these simulations we were able to establish the tolerances of the settings on electric and magnetic fields as well as the acceptance of the beam. Finally, the detector was optimized so as to subtract molecular ions C13H and C12H2 from the measurement of 14C ions. Next we showed that Bayesian statistics were a method that was relevant to the improvement of the precision of the results. We particularly focused our experiments on objects from the 18ft dynasty in Egypt. Objects conserved in the Dept. Of Egyptian Antiquities at the Louvre Museum and archaeologically attributed to a specific reign, were dated by radiocarbon analysis. The ages we obtained were constrained by archaeological and astrophysical evidence. We deduced a realistic range of dates for the beginning of each reign of the 18* dynasty. Finally, this new absolute chronology was tested on a specific study of objects coming from Gebel el-Zeit.