vuonna 2017, University College Londonin fyysikko Chamkaur Ghag sai espanjalaiselta kollegaltaan sähköpostin, jossa oli houkutteleva tarjous. Edellisenä vuonna Princetonin yliopiston emeritusprofessori Frank Calaprice oli saanut tietää vanhoista espanjalaisista laivoista, jotka olivat uponneet New Jerseyn rannikolla 400 tai 500 vuotta sitten kuljettaessaan lyijylastia. Calaprice otti muutaman näytteen tästä lyijystä ja lähetti sen Espanjaan, missä Pyreneille haudattu laboratorio testasi sen radioaktiivisuutta. Se oli alhainen: juuri sitä, mitä Canfrancin maanalaisen laboratorion silloinen johtaja Aldo Ianni toivoi. Nyt tuota uponnutta lyijyä tarjottiin mille tahansa fysiikan laboratoriolle, joka oli valmis maksamaan siitä 20 euroa kilolta—melko korkean hinnan.
lyijyä louhitaan ja jalostetaan kaikkialla maailmassa, mutta tuo vuosisatoja vanha lyijy, joka istuu haaksirikossa, on harvinaista laatua. Koska se on ollut syvällä veden alla jo ennen Amerikan yhdysvaltojen syntymää, sen luonnollinen radioaktiivisuus on rappeutunut pisteeseen, jossa se ei enää sylje ulos hiukkasia. Hiukkasfyysikoille se tekee siitä poikkeuksellisen arvokkaan.
”se on vähän kuin kultapölyä”, Ghag sanoo.
unohda plutonium: runsaasti arkiesineitä keramiikasta ja lasista metalleihin ja banaaneihin ovat vaihtelevassa määrin radioaktiivisia. Jos niiden hajoamisesta syntyvät hiukkaset osuisivat hiukkasfysiikan kokeiden ilmaisimiin, ne voisivat antaa tutkijoille vääriä positiivisia tuloksia ja kaivaa kuoppia tieteellisen löydön tiellä. Jopa itse kokeissa, jotka on rakennettu kaikenlaisista metalleista, on kevyesti radioaktiivisia komponentteja.
Lue: kun televisiot olivat radioaktiivisia
vain muutama sentti lyijyä voi suojata ilmaisimia kaikenlaiselta roistosäteilyltä, ja yksi parhaista tavoista estää ovelat, ei-toivotut hiukkaset on ympäröidä ne lyijyllä, joka itsessään on tuskin radioaktiivista. Paras lyijyn lähde sattuvat olemaan uponneet Laivat, joista jotkut ovat olleet ruumiita rannikkovesien lähellä jo kahden vuosituhannen ajan.
More Stories
hiukkasfysiikan kokeissa etsitään kosmoksen perustavimpia rakennuspalikoita, kuten pimeää ainetta, vielä näkymätöntä ainetta, joka toimii kuin liima galaksien sisällä ja niiden välillä. Tämä muinainen johtolanka auttaa siis ihmiskuntaa avaamaan kaikkeuden salaisuudet-mutta sen saaminen aiheuttaa usein käytännöllistä ja eettistä epävarmuutta.
haaksirikkoutunut lyijy kuuluu alhaisen taustamateriaalin luokkaan, jonka luontainen radioaktiivisuus on hyvin vähäistä. Ei ole olemassa sovittua standardia siitä, mikä muodostaa matalan taustamateriaalin, mutta kokeen taustasäteilyn herkkyyden perusteella on selvää, mitä tasoa tarvitaan, Swinburnen teknillisen yliopiston astrofyysikko Alan Duffy sanoo. ”Jos rakennat Geigermittaria, Geigermittarin ei tarvitse piristyä itsestään”, hän sanoo.
Take steel: Se on erinomainen suoja tunkeutuvia kulkurihiukkasia vastaan-jopa siinä määrin, että Fermilab, hiukkasfysiikan ja kiihdytinlaboratorio Illinoisissa, on käyttänyt sitä tonneittain viime vuosikymmeninä suojellakseen omia kokeitaan, sanoo Valerie Higgins, Fermilabin historioitsija ja arkistonhoitaja. Tämä teräs oli usein peräisin käytöstä poistetuista sotalaivoista, joista monet olivat olemassa toisen maailmansodan tai Korean Sodan aikoihin tai palvelivat niissä, mukaan lukien Astoria, Roanoke, Wasp, Filippiinienmeri ja Baltimore.
näiden ristiriitojen ajoituksella on merkitystä. Kello 5.29. Heinäkuuta 1945 New Mexicossa Jornada del Muerton autiomaassa tapahtui kaikkien aikojen ensimmäinen ydinräjähdys. Atomikausi oli alkanut, ja jokaisen sitä seuranneen ydintulipallon myötä maailman ylle siroteltiin lisää radioaktiivista laskeumaa.
kylmän sodan aikana tuo radioaktiivinen ilmansaaste imeytyi vaivattomasti masuuneihin, kun terästä valmistettiin, Duffy kertoo. Tämä antoi lopputuotteelle säteilyä, mikä teki siitä sopimattoman moniin fysiikan kokeisiin.
Koekieltosopimukset tarkoittavat, että maailma on nykyään vähemmän keinotekoisesti radioaktiivinen, mutta se on silti tarpeeksi radioaktiivinen, jotta hiukkaset pääsevät livahtamaan teräkseen. Matalataustaista terästä voidaan valmistaa suljetussa ympäristössä, usein huomattavin kustannuksin, mutta muuten paras lähde ovat Käytöstä poistetut sotalaivat, jotka on rakennettu ennen kuin Trinity-koe loi lasimaisen arven New Mexicon maahan. Se ei ole vain vähän radioaktiivista, vaan myös huomattavan halpaa.
vaikka teräs soveltuu hyvin kaikenlaisiin hiukkasfysiikan kokeisiin, lyijy on ylivertainen pimeän aineen etsinnässä.
pimeä aine muodostaa 83 prosenttia kaikesta maailmankaikkeuden aineesta. Se tekee siitä tutkimisen arvoisen, mutta tutkijat eivät voi tällä hetkellä havaita sitä. Pyrkiessään tähän hankalasti vaikeasti tavoitettavaan aineeseen he ovat rakentaneet kaikenlaisia kokeita, jotka yrittävät joko suoraan havaita sen tai käyttää muiden hiukkasten läsnäoloa sen olemassaolon osoittamiseen. Monet näistä kokeista, Kanadan Ontariossa suunnitellusta Superdms SNOLABISTA aina Canfrancin maanalaisen laboratorion toimivaan ilmaisinperheeseen Pyreneillä, on rakennettu syvälle maan alle-missä pintasäteily ei pääse läpi ja häiritse niiden ilmaisimia.
Lue: keskustelu näkymättömän maailmankaikkeuden muodosta
koska nämä ilmaisimet ovat herkkiä sieluja, ne tarvitsevat vielä suojaa ympäristöstään ja ympäristöstään. Jokaisella pimeän aineen kokeella on erilainen sietokyky taustasäteilylle. Sen selvittämiseksi ”käytännössä rakennetaan virtuaalinen ilmaisin”, jotta nähdään, mitkä suojamateriaalit voisivat olla parhaita, Duffy sanoo.
joskus vesisäiliö tai jokin muovi riittää estämään hiukkasia, kuten neutroneja, osumasta vahingossa ilmaisimeen, Ghag selittää. Mutta estää gammasäteet joitakin kokeellisia asetelmia voi vaatia kuparia tai lyijyä.
uponnut, muinainen lyijy on ihanteellinen, ei vain siksi, että sen epävakaa lyijy-210-isotooppi olisi suurelta osin hajonnut vuosisatojen kuluessa stabiiliksi lyijy-206: ksi; meri on myös suojannut sitä kosmisilta säteiltä, jotka voivat käynnistää aineen radioaktiivisuuden. Calaprice, joka auttoi suunnittelemaan komponentteja useissa pimeän aineen kokeissa, oli tämän jälkeen Espanjan lyijyä New Jerseyn rannikolla näistä syistä.
tuota tiettyä kuormaa ei ole vielä korjattu, mutta tällaisten löytöjen ympärillä shoppailu on rutiinia. Ghag selittää aina silloin tällöin: ”jokin maanalainen laboratorio sanoo:’ Hei, siellä on tilaisuus ostaa lasti muinaista lyijyä-kuka on mukana?'”Sitten se huutokaupataan, jos uponnut materiaali voidaan hakea ja on riittävästi kiinnostusta eri tahoilta.
Euroopan vesissä ja sen ympäristössä esiintyy usein matalataustaista lyijyä uponneissa laivoissa antiikin Rooman ajoilta. Alun perin se taottiin kolikoiksi, rakennusmateriaaleiksi ja sota-aseiksi, mutta nykyään sitä ruopataan ja myydään muun muassa hiukkasfyysikoille.
jotkut arkeologit ovat avoimesti pohtineet, kannattaako arkeologisia aarreaitoja uhrata tieteen nimissä. Esimerkiksi vuodesta 2010 lähtien Italiassa toimiva kryogeeninen maanalainen harvinaisten tapahtumien observatorio hankki satoja lyijyharkkoja käytettäväksi kokeisiinsa, kaikki siinä toivossa, että se voisi ratkaista pitkäaikaisen arvoituksen siitä, miksi maailmankaikkeutta hallitsee aine, ei antiaine. Nuo harkot ovat peräisin Sardinian rannikolla sijaitsevasta roomalaisesta aluksesta, joka upposi noin 2000 vuotta sitten ja jolla on huomattava arkeologinen arvo. Jokaiseen niistä oli kaiverrettu postimerkkejä, jotka paljastavat niiden valmistushistorian. Vaikka suurin osa 1000: sta aluksesta otetusta harkosta jätettiin ehjinä tutkittavaksi Cagliarin kansalliseen arkeologiseen museoon, 270 niistä sulatettiin fysiikan kokeita varten.
vuonna 2013 Elena Perez-Alvaro, silloinen arkeologian jatko-opiskelija Birminghamin yliopistossa, tarttui tähän ongelmaan. Sitä sovellettiin kaikkiin kunnioitettaviin vedenalaisiin haaksirikkoihin, joissa oli runsaasti vähäistä taustamateriaalia, ja monet niistä olivat ihmiskunnan historian aikakapseleita. Vedenalaisen kulttuuriperinnön suojelemisesta vuonna 2001 tehdyn yleissopimuksen tarkoituksena on estää näiden alusten luurankojen poiminta puhtaaksi. Kuten Perez-Alvaro huomautti, yleissopimuksella on kuitenkin sokea piste: vaikka siinä vaaditaan uponneiden kulttuuriperintökohteiden suojelemista kaupalliselta hyödyntämiseltä, siinä ei sanota mitään siitä, voidaanko ne pelastaa tieteelliseen käyttöön.
vuonna 2015 Perez-Alvaro tuli Hitachin Cambridgen laboratorion Fernando Gonzalez-Zalban kanssa kirjoittamassaan artikkelissa siihen tulokseen, ettei mikään kaupallinen tekniikka voi tuottaa sellaista lyijyn laatua, jota tiedemiehet tarvitsevat pimeän aineen kokeissa. Muinaisen lyijyn pelastaminen kannattaakin tutkijoiden mielestä, mutta pyynnöt pitäisi analysoida tarkasti tapauskohtaisesti, jotta nähdään, tarvitsevatko fyysikot todella lyijyä vaikkapa muovin tai teräksen sijaan.
” meillä on oltava säännöt; meillä on oltava rajat”, nykyisin Licit Cultural Heritagen toimitusjohtaja Perez-Alvaro painotti. ”Se ei ole vain romua ihmiset voivat kaivaa.”Tähän mennessä yksikään toimielimistä, jotka voisivat määrätä tällaisia säädöksiä, ei ole kuitenkaan tarttunut tehtävään, Gonzalez-Zalba sanoo.
vaikka neuvoa-antava kehys muinaisten lyijyjen ja muiden vähätaustaisten materiaalien hankinnalle ja käytölle syntyisikin, se ei välttämättä sääntele niiden louhintaa.
viime vuosina Malesian, Indonesian ja Singaporen rannikoilla on kadonnut toisen maailmansodan sotalaivoja, jotka pelastussukeltajat ovat laittomasti repineet kappaleiksi. Monet näistä aluksista olivat sotahautoja, joissa oli satoja ruumiita. On mahdollista, että osa sukeltajista on etsinyt matalataustaista terästä. Ostajat eivät ehkä halua käyttää epäeettisesti hankittua alhaisen taustan materiaalia, mutta kun he saavat sen, heillä ei ehkä ole mitään keinoa varmistaa sen alkuperää.
vaikka ei läheskään niin moraalisesti vastenmielistä kuin hävitetyt sotahaudat, kulttuurisesti merkittävien muinaisten haaksirikkojen lyijyn alkuperä saattaa olla samalla tavalla hämärän peitossa. ”Luulen, että usein emme vain välitä tarpeeksi tarkistaaksemme sen”, Ghag sanoo. ”Se on mitä on. Olemme enemmän huolissamme kustannuksista.”
Gonzalez-Zalba selittää, että roomalaiset tuottivat vuosittain noin 88 000 tonnia lyijyä, ja monet kokeet vaativat vain pienen murto-osan tästä. Hänen mukaansa tutkijat ovat myös yhä tietoisempia ja herkempiä niille eettisille ongelmille, joita matalan taustamateriaalin louhintaan liittyy.
lue: viimeinen suuri arktinen haaksirikko
Hiukkasfyysikkojen tulisi pitää kulttuuriperintö ja materiaaliensa alkuperä mielessä, Duffy sanoo. Hän kuitenkin korostaa, että vähätaustaista aineistoa ”varmasti käsitellään” kallisarvoisena resurssina, eikä sitä käytetä harkitsematta.
todellinen vaara, Gonzalez-Zalba epäilee, tulee kukoistavasta mikroelektroniikkateollisuudesta. Mikrosirut, löytyy joka ikinen tietokone ja älypuhelin, yleensä tarvitsevat matalan taustan lyijy komponentteja. Vaikka teollisuus voisi käyttää juuri tuotettua lyijyä, valmistajat valitsivat usein vanhan lyijyn, koska se on kertaluokkaa halvempaa. ”Tämä sovellus huolestuttaa minua eniten, koska se on kaupallinen sovellus”, Gonzalez-Zalba sanoo. ”Se ei ole sovellus ihmiskunnan hyödyksi.”
mutta huolellisen harkinnan avulla hiukkasfyysikot voivat löytää eettis-käytännöllisen tasapainon. Salaperäisen pimeän aineen jahtaaminen voi tuntua Sisyfoksen hankkeelta aina siihen hetkeen asti, kun löydämme sen. Mutta jos ja kun teemme niin, tällainen löytö mullistaa tulevaisuutemme-ja on vaikea kuvitella monien väittävän, että osan menneisyydestä uhraaminen sen tavoittelussa ei kannattanut.
