v roce 2017 dostal Chamkaur Ghag, fyzik na University College London, e-mail od kolegy ve Španělsku s lákavou nabídkou. Před rokem se Emeritní profesor na Princetonské univerzitě Frank Calaprice dozvěděl o starých španělských lodích, které se potopily u pobřeží New Jersey před 400 nebo 500 lety, zatímco nesly náklad olova. Calaprice získal několik vzorků tohoto olova a poslal ho do Španělska, kde laboratoř pohřbená v Pyrenejích testovala jeho radioaktivitu. Bylo to nízké: přesně to, v co doufal Aldo Ianni, tehdejší ředitel podzemní laboratoře Canfranc. Nyní bylo potopené olovo nabízeno jakékoli fyzikální laboratoři ochotné zaplatit 20 eur za kilogram-poměrně vysokou cenu—za to.
Olovo se těží a rafinuje po celém světě, ale toto staleté olovo, které sedí ve vraku lodi, má vzácnou kvalitu. Poté, co seděl hluboko pod vodou od doby, než se narodily Spojené státy americké, jeho přirozená radioaktivita se rozpadla do bodu, kdy již nevyplivuje částice. Pro částicové fyziky je to mimořádně cenné.
„je to něco jako zlatý prach,“ říká Ghag.
Zapomeňte na plutonium: spousta každodenních předmětů, od keramiky a skla po kovy a banány, je v různé míře radioaktivní. Pokud by částice z jejich rozpadu zasáhly detektory experimentů s částicovou fyzikou, mohly by vědcům dát falešně pozitivní výsledky a vykopat výmoly na cestě k vědeckému objevu. Dokonce i samotné experimenty, postavené ze všech druhů kovů, mají lehce radioaktivní složky.
Přečtěte si: když byly televizory radioaktivní
jen několik palců olova může chránit detektory před všemi druhy nepoctivého záření a jedním z nejlepších způsobů, jak blokovat záludné nežádoucí částice, je obklopit je olovem, které samo o sobě je sotva radioaktivní. Nejlepším zdrojem takového olova jsou potopené lodě, některé z nich byly mrtvoly poblíž pobřežních vod po dobu až dvou tisíciletí.
další příběhy
experimenty s fyzikou částic hledají nejzákladnější stavební kameny vesmíru, včetně temné hmoty, dosud neviditelné látky, která působí jako lepidlo uvnitř a mezi galaxiemi. Toto starodávné vedení, pak, pomáhá lidstvu odhalit tajemství vesmíru – ale jeho získání často představuje praktické a etické nejistoty.
ztroskotané olovo patří do třídy předmětů známých jako materiály s nízkým pozadím, které mají velmi nízkou úroveň vnitřní radioaktivity. Neexistuje žádný dohodnutý standard pro to, co představuje materiál s nízkým pozadím, ale na základě citlivosti na záření pozadí experimentu je jasné, jaká úroveň je potřebná, říká Alan Duffy, astrofyzik na Swinburne University of Technology. „Pokud stavíte Geigerův čítač, potřebujete Geigerův čítač, aby se nezachytil sám,“ říká.
vezměte ocel: Je to vynikající štít před vniknutím vagabondových částic – natolik, že Fermilab, laboratoř fyziky částic a urychlovače v Illinois, v posledních několika desetiletích použil tuny k ochraně svých vlastních experimentů, říká Valerie Higgins, historik a archivář Fermilabu. Tato ocel často pocházela z vyřazených válečných lodí, mnoho z nich existovalo v době, nebo sloužil v, Druhá světová válka nebo korejská válka, včetně Astoria, Roanoke, vosa, Filipínské moře, a Baltimore.
načasování těchto konfliktů záleží. V 5: 29 ráno. 16. července 1945 došlo v poušti Jornada del Muerto v Novém Mexiku k vůbec první detonaci jaderného zařízení. Atomový věk začal a s každou další jadernou ohnivou koulí byl po světě posypán další radioaktivní spad.
během Studené války se tato radioaktivní atmosférická kontaminace bez námahy nasávala do vysokých pecí, když se vyráběla ocel, říká Duffy. To naplnilo konečný produkt zářením, což je nevhodné pro mnoho fyzikálních experimentů.
smlouvy o zákazu zkoušek znamenají, že svět je dnes méně uměle radioaktivní, ale stále je dostatečně radioaktivní, aby se částice dostaly do oceli. Ocel s nízkým pozadím může být vyrobena v uzavřeném prostředí, často za značné náklady, ale jinak nejlepším zdrojem jsou vyřazené válečné lodě, postavené před testem Trinity vytvořil skleněnou jizvu v zemi Nového Mexika. Nejen, že je minimálně radioaktivní, ale je to pozoruhodně levné.
zatímco ocel dobře slouží pro všechny druhy experimentů s částicovou fyzikou, olovo vládne při hledání temné hmoty.
temná hmota tvoří 83 procent všech věcí ve vesmíru. To samozřejmě stojí za to studovat, ale vědci to v současné době nedokážou zjistit. Ve snaze o tuto nepříjemně nepolapitelnou látku vytvořili všechny druhy experimentů, které se pokoušejí buď přímo detekovat, nebo použít přítomnost jiných částic k prokázání její existence. Mnoho z těchto experimentů, od plánovaného SUPERCDMS SNOLAB v Ontariu, Kanada, až po fungující rodinu detektorů v podzemní laboratoři Canfranc v Pyrenejích, jsou postaveny hluboko pod zemí-kde povrchové záření nemůže projít a zasahovat do jejich detektorů.
číst: debata o tvaru neviditelného vesmíru
tyto detektory stále potřebují chránit před svým okolím a okolím. Každý experiment temné hmoty má jinou toleranci pro záření pozadí. Chcete-li to určit,“ v podstatě vytvoříte virtuální detektor“, abyste zjistili, jaké stínící materiály by mohly být nejlepší, říká Duffy.
někdy nádrž na vodu nebo nějaký plast stačí k tomu, aby částice, jako jsou neutrony, náhodně zasáhly detektor, vysvětluje Ghag. Blokování gama paprsků pro některá experimentální nastavení však může vyžadovat měď nebo olovo.
potopené starodávné olovo je ideální nejen proto, že jeho nestabilní izotop olova-210 by se v průběhu staletí z velké části rozpadl na stabilní olovo-206; moře ji také chránilo před kosmickými paprsky, které mohou nastartovat radioaktivitu materiálu. Calaprice, který pomáhal navrhnout komponenty několika experimentů s temnou hmotou, byl poté z těchto důvodů veden u břehů New Jersey.
toto konkrétní zatížení ještě nebylo sklizeno, ale nakupování kolem takových nálezů je rutinní. Tu a tam, vysvětluje Ghag, “ řekne nějaká podzemní laboratoř.“, “ Ahoj—je tu příležitost koupit si náklad starodávného olova-kdo je v?“Pak se vydraží, pokud se podaří získat ponořený materiál a existuje dostatečný zájem různých stran.
ve vodách v Evropě a okolí se olovo s nízkým pozadím často vyskytuje v potopených lodích ze starověkých římských dob. Původně kované do mincí, stavební materiály, a válečné zbraně, nyní je bagrován a rozprodán, mezi ostatními, částicoví fyzici.
někteří archeologové otevřeně přemýšleli, zda stojí za to obětovat archeologické poklady ve jménu vědy. Například od roku 2010 získala kryogenní podzemní observatoř pro vzácné události v Itálii stovky olověných ingotů, které byly použity pro své experimenty, a to vše v naději, že vyřeší dlouhodobou hádanku, proč ve vesmíru dominuje hmota, nikoli antihmota. Tyto ingoty pocházely z římského plavidla u pobřeží Sardinie, které se potopilo asi před 2000 lety a má značnou archeologickou hodnotu. Každá z nich byla napsána známkami, které odhalují jejich výrobní historii. Ačkoli většina z 1000 ingotů extrahovaných z lodi zůstala nedotčena a zpřístupněna ke studiu v Národním archeologickém muzeu v Cagliari, 270 z nich bylo roztaveno, aby bylo možné použít při fyzikálních experimentech.
v 2013, Elena Perez-Alvaro, pak archeologie postgraduální student na University of Birmingham, vzal toto dilema. Aplikovalo se na všechny úctyhodné Podvodní vraky bohaté na materiál s nízkým pozadím, mnoho z nich časové kapsle lidské historie. Úmluva o ochraně podmořského kulturního dědictví z roku 2001 má zabránit tomu, aby kosterní pozůstatky těchto plavidel byly vyčištěny. Jak však zdůraznil Perez-Alvaro, úmluva má slepé místo: ačkoli vyžaduje ochranu potopených míst kulturního dědictví před komerčním zotavením, neříká nic o tom, zda je lze zachránit pro vědecké použití.
v roce 2015 v článku, který spoluautorkou s Fernandem Gonzalezem-Zalbou z laboratoře Hitachi Cambridge, dospěla Perez-Alvaro k závěru, že žádná komerční technika nemůže produkovat kvalitu olova, kterou vědci potřebují pro experimenty s temnou hmotou. Záchrana starodávného olova proto podle vědců stojí za to, ale žádosti by měly být pečlivě analyzovány případ od případu, aby se zjistilo, zda fyzici skutečně potřebují olovo místo, řekněme, plastu nebo oceli.
“ musíme mít pravidla; musíme mít hranice, “ zdůraznil Perez-Alvaro, nyní generální ředitel Licit kulturního dědictví. „Není to jen šrot, který lidé mohou vykopat.“Zatím však žádná z institucí, která by mohla takové předpisy uložit, tento úkol nepřijala, říká Gonzalez-Zalba.
i když se objeví poradní rámec pro získávání a používání starodávného olova a dalších materiálů s nízkým pozadím, nebude to nutně regulovat jejich těžbu.
v posledních letech zmizely válečné lodě z druhé světové války u pobřeží Malajsie,Indonésie a Singapuru, které ilegálně roztrhali záchranáři. Mnoho z těchto lodí byly válečné hroby, obsahující stovky mrtvol. Je možné, že někteří z těchto potápěčů možná hledali ocel s nízkým pozadím. Kupující nemusí chtít používat neeticky získaný materiál s nízkým pozadím, ale v době, kdy jej obdrží, nemusí mít žádný způsob, jak zjistit jeho původ.
ačkoli zdaleka tak morálně odporný jako přepadené válečné hroby, původ olova z kulturně významných starověkých vraků může být podobně zamlžený. „Myslím, že často, prostě se nestaráme, abychom to zkontrolovali,“ říká Ghag. „Je to, co to je. Spíš nás zajímá cena.“
Gonzalez-Zalba vysvětluje, že Římané produkovali každý rok asi 88 000 tun olova a mnoho experimentů vyžaduje jen nepatrný zlomek. Vědci si podle něj také stále více uvědomují a jsou citliví na etická dilemata obklopující těžbu materiálů s nízkým pozadím.
Přečtěte si: poslední velký arktický vrak
Částicoví fyzici by si měli uchovat kulturní dědictví a původ svých materiálů před myslí, říká Duffy. Zdůrazňuje však, že materiál s nízkým pozadím je „jistě považován“ za vzácný zdroj a není používán bez ohledu na to.
skutečné nebezpečí, podezření Gonzalez-Zalba, pochází z vzkvétajícího mikroelektronického průmyslu. Mikročipy, které se nacházejí v každém počítači a smartphonu, mají tendenci potřebovat komponenty s nízkým pozadím. Ačkoli průmysl mohl použít nově vyrobené olovo, říká, výrobci často zvolili staré olovo, protože je řádově levnější. „Toto je aplikace, která mě nejvíce znepokojuje, protože je to komerční aplikace,“ říká Gonzalez-Zalba. „Není to aplikace ve prospěch lidstva.“
ale s pečlivým zvážením mohou částicoví fyzici dosáhnout eticko-praktické rovnováhy. Honit tajemnou temnou hmotu se může cítit jako sisyfovský podnik až do okamžiku, kdy ji najdeme. Ale pokud a kdy to uděláme, takový objev způsobí revoluci v naší budoucnosti—a je těžké si představit, že mnoho lidí tvrdí, že obětovat část minulosti v jejím pronásledování nebylo užitečné.
