2017-ben Chamkaur Ghag, a University College London fizikusa e-mailt kapott egy spanyol kollégától csábító ajánlattal. Az előző évben a Princetoni Egyetem emeritus professzora, Frank Calaprice megtudta a régi spanyol hajókat, amelyek 400 vagy 500 évvel ezelőtt elsüllyedtek New Jersey partjainál, miközben ólomrakományt szállítottak. Calaprice vett néhány mintát ebből az ólomból, és elküldte Spanyolországba, ahol a Pireneusokban eltemetett laboratórium tesztelte radioaktivitását. Alacsony volt: éppen azt remélte Aldo Ianni, a Canfranc földalatti laboratórium akkori igazgatója. Most, hogy az elsüllyedt ólmot felajánlották minden fizikai laboratóriumnak, amely hajlandó fizetni 20 euró kilogrammonként-meglehetősen magas ár-érte.
az ólmot az egész világon bányászják és finomítják, de az évszázados ólom, amely egy hajótörésben ül, ritka minőségű. Miután az Amerikai Egyesült Államok születése előtt mélyen a víz alatt ült, természetes radioaktivitása olyan pontig bomlott, ahol már nem köpködi ki a részecskéket. A részecskefizikusok számára ez rendkívül értékes.
“olyan, mint az aranypor” – mondja Ghag.
felejtsd el a plutóniumot: rengeteg mindennapi tárgy, a kerámiától az üvegen át a fémekig és a banánig, különböző mértékben radioaktív. Ha a bomlásukból származó részecskék a részecskefizikai kísérletek detektoraiba kerülnek, hamis pozitív eredményeket adhatnak a tudósoknak, és kátyúkat áshatnak a tudományos felfedezés útján. Még maguk a kísérletek is, amelyek mindenféle fémből készültek, enyhén radioaktív komponensekkel rendelkeznek.
olvassa el: amikor a televíziók radioaktívak voltak
csak néhány hüvelyknyi ólom képes megvédeni a detektorokat mindenféle szélhámos sugárzástól, és az egyik legjobb módja annak, hogy megakadályozzák az alattomos, nem kívánt részecskéket, ha olyan ólommal veszik körül őket, amely maga is alig radioaktív. A legjobb forrása az ilyen ólom csak úgy történik, hogy elsüllyedt hajók, amelyek közül néhány már holttestek közelében parti vizek, amíg két évezreden.
további történetek
a részecskefizikai kísérletek a kozmosz legalapvetőbb építőköveit keresik, beleértve a sötét anyagot, egy még nem látott anyagot, amely ragasztóként működik a galaxisokban és a galaxisok között. Ez az ősi vezető tehát segíti az emberiséget a világegyetem titkainak feltárásában—de ennek megszerzése gyakran gyakorlati és etikai bizonytalanságokat jelent.
a hajótörött ólom az alacsony háttéranyagként ismert elemek osztályába tartozik, amelyek belső radioaktivitása nagyon alacsony. Nincs elfogadott szabvány arra vonatkozóan, hogy mi minősül alacsony háttéranyagnak, de a kísérlet háttérsugárzására való érzékenység alapján egyértelmű, hogy milyen szintre van szükség-mondja Alan Duffy, a Swinburne Műszaki Egyetem asztrofizikusa. “Ha Geiger-számlálót épít, akkor szüksége van a Geiger-számlálóra, hogy ne vegye fel magát” – mondja.
acél: Ez egy kiváló pajzs a behatoló csavargó részecskékkel szemben—olyannyira, hogy a Fermilab, az Illinois-i részecskefizikai és gyorsító laboratórium az elmúlt évtizedekben tonnányi mennyiséget használt fel saját kísérleteinek megvédésére, mondja Valerie Higgins, a Fermilab történésze és levéltárosa. Ez az acél gyakran leszerelt hadihajókból származott, amelyek közül sok akkoriban létezett, vagy szolgált, a második világháború vagy a koreai háború, beleértve az Astoriát, a Roanoke, a darázs, a Fülöp-tenger, és a Baltimore.
a konfliktusok időzítése számít. Hajnali 5:29-kor. július 16-án, 1945, Az első nukleáris eszköz detonáció került sor A Jornada del Muerto sivatagban, Új-Mexikóban. Az atomkorszak elkezdődött, és minden ezt követő nukleáris tűzgolyóval több radioaktív csapadék szóródott a világra.
a hidegháború alatt a radioaktív légköri szennyeződés könnyedén beszívódott a nagyolvasztókba, amikor acélt készítettek, mondja Duffy. Ez sugárzással infundálta a végterméket, ami alkalmatlanná tette számos fizikai kísérletre.
a teszt-tilalmi szerződések azt jelentik, hogy a világ ma kevésbé mesterségesen radioaktív, de még mindig elég radioaktív ahhoz, hogy a részecskék besurranjanak az acélba. Az alacsony háttéracél zárt környezetben készülhet, gyakran jelentős költségekkel, de egyébként a legjobb forrás a leszerelt hadihajók, amelyeket a Szentháromság-teszt előtt építettek üveges heget Új-Mexikó földjén. Nem csak minimálisan radioaktív, de rendkívül olcsó is.
mégis, míg az acél jól szolgál mindenféle részecskefizikai kísérlethez, az ólom uralkodik a sötét anyag keresésében.
a sötét anyag az univerzum összes anyagának 83 százalékát teszi ki. Ez egyértelműen megéri tanulmányozni, de a tudósok jelenleg nem tudják észlelni. Ennek a kényelmetlenül megfoghatatlan anyagnak a felkutatása során mindenféle kísérletet építettek, amelyek megkísérelték vagy közvetlenül kimutatni, vagy más részecskék jelenlétét felhasználni a létezésének bizonyítására. Ezek közül a kísérletek közül sok, a kanadai Ontarióban tervezett Snolab Szupercdm-ektől kezdve a Pireneusokban található Canfranc földalatti laboratóriumban működő detektorcsaládig, mélyen a föld alatt épült – ahol a felszíni sugárzás nem tud átjutni, és zavarja a detektorokat.
olvasd el: vita a láthatatlan univerzum alakjáról
mivel érzékeny lelkek, ezeket a detektorokat még mindig védeni kell a környezetüktől és a környezettől. Minden sötét anyag kísérlet eltérő toleranciával rendelkezik a háttérsugárzással szemben. Ennek meghatározásához” lényegében virtuális detektort épít”, hogy megnézze, milyen árnyékoló anyagok lehetnek a legjobbak-mondja Duffy.
néha egy víztartály vagy valamilyen műanyag elegendő ahhoz, hogy megakadályozza a részecskék, például a neutronok véletlen ütközését a detektorba-magyarázza Ghag. De a gamma-sugarak blokkolásához néhány kísérleti beállításhoz réz vagy ólom szükséges.
Elsüllyedt, ősi ólom ideális, nem csak azért, mert instabil ólom-210 izotópja az évszázadok során nagyrészt stabil ólom-206-ra bomlott volna; a tenger megvédte a kozmikus sugaraktól is, amelyek elindíthatják az anyag radioaktivitását. Calaprice, aki segített több sötét anyag kísérlet alkatrészeinek megtervezésében, ezen okok miatt a spanyol vezetés után New Jersey partjainál volt.
ezt a bizonyos rakományt még le kell takarítani, de az ilyen leletek körüli vásárlás rutinszerű. Hébe-hóba, Ghag elmagyarázza, “néhány földalatti laboratórium azt fogja mondani,” Hé, lehetőség van egy rakás ősi ólom megvásárlására—ki van benne?”Aztán elárverezik, ha a víz alá került anyagot elő lehet szerezni, és elegendő érdeklődés mutatkozik a különböző felek részéről.
Európa vizein és környékén az ókori római időkből származó elsüllyedt hajókban gyakran található alacsony háttérú ólom. Eredetileg pénzérmékké, építőanyagokká és háborús fegyverekké kovácsolták, most kikotrják és eladják többek között részecskefizikusoknak.
néhány régész nyíltan elgondolkodott azon, hogy érdemes-e Régészeti kincsleleteket feláldozni a tudomány nevében. 2010-től például az olaszországi ritka események kriogén földalatti Obszervatóriuma több száz ólomöntvényt kapott kísérleteihez, mindezt abban a reményben, hogy megoldja azt a régóta fennálló rejtvényt, hogy miért az anyag, nem pedig az antianyag uralja az univerzumot. Ezek a tuskók egy római hajóról származnak Szardínia partjainál, amely körülbelül 2000 évvel ezelőtt süllyedt el, és jelentős régészeti értékkel bír. Mindegyikre bélyegeket írtak, amelyek felfedik gyártási történetüket. Bár a hajóból kivont 1000 rúd nagy részét érintetlenül hagyták, és tanulmányozásra bocsátották a Cagliari Nemzeti Régészeti Múzeumban, 270-et beolvasztottak, hogy fizikai kísérletekben felhasználhassák őket.
2013-ban Elena Perez-Alvaro, majd a Birminghami Egyetem Régészeti végzős hallgatója felvette ezt a dilemmát. Minden tiszteletreméltó, alacsony háttéranyagban gazdag víz alatti hajótörésre vonatkozott, amelyek közül sok az emberi történelem időkapszulája. A víz alatti kulturális örökség védelméről szóló 2001.évi Egyezmény célja, hogy megakadályozza e hajók csontvázmaradványainak tisztítását. De, mint Perez-Alvaro rámutatott, az egyezménynek vakfoltja van: bár megköveteli a kulturális örökség elsüllyedt helyszíneinek védelmét a kereskedelmi helyreállítástól, nem mond semmit arról, hogy tudományos célokra megmenthetők-e.
2015-ben egy tanulmányban, amelyet Fernando Gonzalez-Zalba-val közösen írt a Hitachi Cambridge Laboratory-ból, Perez-Alvaro arra a következtetésre jutott, hogy egyetlen kereskedelmi technika sem képes olyan minőségű ólmot előállítani, amelyre a tudósoknak szükségük van a sötét anyag kísérleteihez. Az ősi ólom megmentése tehát a kutatók véleménye szerint megéri, de a kéréseket eseti alapon gondosan elemezni kell annak megállapítására, hogy a fizikusoknak valóban szükségük van-e ólomra, mondjuk műanyag vagy acél helyett.
” szabályokra van szükségünk; határokra van szükségünk ” -hangsúlyozta Perez-Alvaro, a Licit Kulturális Örökség ügyvezető igazgatója. “Ez nem csak törmelék emberek ásni.”Eddig azonban egyik olyan intézmény sem vette fel a feladatot, amely ilyen szabályozást írhatna elő” -mondja Gonzalez-Zalba.
még ha az ősi ólom és más alacsony hátterű anyagok beszerzésére és felhasználására vonatkozó tanácsadó keret is megjelenik, nem feltétlenül szabályozza azok kinyerését.
az elmúlt években a második világháborúból származó hadihajók eltűntek Malajzia, Indonézia és Szingapúr partjainál, amelyeket illegálisan téptek szét a mentőbúvárok. Ezek közül a hajók közül sok háborús sír volt, több száz holttestet tartalmazva. Lehetséges, hogy ezek közül a búvárok közül néhányan alacsony háttérű acélt kerestek. Lehet, hogy a vásárlók nem akarnak etikátlan forrásból származó alacsony háttéranyagot használni, de mire megkapják, lehet, hogy nincs módjuk megállapítani annak eredetét.
bár közel sem olyan erkölcsileg visszataszító, mint a rajtaütött háborús sírok, a kulturálisan jelentős ősi hajótörésekből származó ólom eredete hasonlóan homályos lehet. “Azt hiszem, gyakran nem érdekel eléggé, hogy ellenőrizzük ezt” – mondja Ghag. “Ez az, ami. Jobban aggódunk a költségek miatt.”
Gonzalez-Zalba elmagyarázza, hogy a rómaiak évente mintegy 88 000 tonna ólmot állítottak elő, és sok kísérlethez ennek csak egy kis töredéke szükséges. A tudósok, mondja, egyre inkább tudatában vannak az alacsony hátterű anyagok kinyerésével kapcsolatos etikai dilemmáknak.
olvassa el: az utolsó nagy sarkvidéki hajótörés
a Részecskefizikusoknak szem előtt kell tartaniuk a kulturális örökséget és anyagaik eredetét, mondja Duffy. De hangsúlyozza, hogy az alacsony háttéranyagot “minden bizonnyal” értékes erőforrásként kezelik, és nem használják fel megfontolás nélkül.
az igazi veszély, Gonzalez-Zalba gyanítja, a virágzó mikroelektronikai iparból származik. A mikrochipek, amelyek minden egyes számítógépen és okostelefonon megtalálhatók, általában alacsony háttérszintű ólomkomponensekre van szükségük. Bár az ipar felhasználhatja az újonnan előállított ólmot, mondja, a gyártók gyakran az ősi ólmot választották, mert ez nagyságrenddel olcsóbb. “Ez az alkalmazás aggaszt leginkább, mert ez egy kereskedelmi alkalmazás” -mondja Gonzalez-Zalba. “Ez nem az emberiség javát szolgáló alkalmazás.”
de gondos mérlegeléssel a részecskefizikusok etikai-gyakorlati egyensúlyt teremthetnek. A titokzatos sötét anyag üldözése sziszifuszi vállalkozásnak tűnhet egészen addig a pillanatig, amíg meg nem találjuk. De ha igen, akkor egy ilyen felfedezés forradalmasítja a jövőnket—és nehéz elképzelni, hogy sokan azt állítják, hogy a múlt egy részének feláldozása a törekvésében nem volt érdemes.
