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Eine Radiokarbon-Datierung (C14-Methode) ergab 1988, dass das Leinen zwischen 1260 und 1380 hergestellt wurde. Dieses Ergebnis korrespondiert mit der ersten verbürgten öffentlichen Ausstellung 1357. Im Nachhinein wurden gegen das Vorgehen bei der Datierung zahlreiche Einwände erhoben, obwohl die Methode zuvor zwischen Kritikern und Befürwortern abgestimmt worden war. Als ein Kritikpunkt wurde die Veränderung des Kohlenstoffs durch einen ngeblichen „Neutronenblitz“ während der Auferstehung Jesu genannt. Eine weitere Kritik kam 2005 von dem Chemiker Ray Rogers. Nach seiner Ansicht wurden die untersuchten Proben aus einer im Mittelalter geflickten Stelle genommen, wodurch das Ergebnis verfälscht worden sei. Mit Hilfe einer von ihm selbst entwickelten, neuartigen, allerdings in der Forschung unüblichen Datierungsmethode schätzte Rogers das Alter des Original-Tuches auf 1300 bis 3000 Jahre. Bisher liegt indes noch keine unabhängige Validierung der Rogers-Methode vor, weshalb Fachleute den Ergebnissen äußerst kritisch gegenüberstehen.

Eine Radiokarbon-Datierung (C14-Methode) ergab 1988, dass das Leinen zwischen 1260 und 1380 hergestellt wurde. Dieses Ergebnis korrespondiert mit der ersten verbürgten öffentlichen Ausstellung 1357. Im Nachhinein wurden gegen das Vorgehen bei der Datierung zahlreiche Einwände erhoben, obwohl die Methode zuvor zwischen Kritikern und Befürwortern abgestimmt worden war. Als ein Kritikpunkt wurde die Veränderung des Kohlenstoffs durch einen ngeblichen „Neutronenblitz“ während der Auferstehung Jesu genannt. Eine weitere Kritik kam 2005 von dem Chemiker Ray Rogers. Nach seiner Ansicht wurden die untersuchten Proben aus einer im Mittelalter geflickten Stelle genommen, wodurch das Ergebnis verfälscht worden sei. Mit Hilfe einer von ihm selbst entwickelten, neuartigen, allerdings in der Forschung unüblichen Datierungsmethode schätzte Rogers das Alter des Original-Tuches auf 1300 bis 3000 Jahre. Bisher liegt indes noch keine unabhängige Validierung der Rogers-Methode vor, weshalb Fachleute den Ergebnissen äußerst kritisch gegenüberstehen.

Eine weitere Datierungsmethode ist die Vanillin-Methode, die auf dem chemischen Zerfall des Vanillins, das aus dem im Flachs enthaltenen Lignin entsteht, beruht. Vanillin zerfällt unter Temperatureinwirkung, so dass die Konzentration des Vanillins mit der Zeit abnimmt. Daher kann der Vanillingehalt einen Hinweis auf das Alter geben.

Eine weitere Datierungsmethode ist die Vanillin-Methode, die auf dem chemischen Zerfall des Vanillins, das aus dem im Flachs enthaltenen Lignin entsteht, beruht. Vanillin zerfällt unter Temperatureinwirkung, so dass die Konzentration des Vanillins mit der Zeit abnimmt. Daher kann der Vanillingehalt einen Hinweis auf das Alter geben. Bei einer konstanten Temperatur von 25°C wäre nach 1300 Jahren der Vanillingehalt unter die Nachweisgrenze gefallen, bei 20°C hingegen erst nach über 3000 Jahren. Weil aber die Umgebungstemperatur des Tuchs kaum bekannt ist, ist dieses Modell sehr unzuverlässig. Da sich kurze Zeiten mit hoher Temperatur viel stärker auf den Zerfall auswirken als lange Zeiten mit geringer Temperatur, kann das Ergebnis sehr stark verfälscht werden, wenn das Tuch (oder die Proben nach ihrer Entnahme) kurzzeitig höheren Temperaturen ausgesetzt wurden. Dass die mehrfach belegten Brände könnten das Ergebnis verfälschten. Das gefaltete Tuch ist zwar nur am Rande verkohlt, im Inneren unversehrt. Andererseits ergeben jedoch die Daten des thermodynamischen Modells, dass das Vanillin bei 150°C nach nur wenigen Stunden verschwunden wäre, während des Brandes durchaus erreichbar, ohne dass dabei Brandspuren erkennbar wären.

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