I 2017 Fikk Chamkaur Ghag, fysiker Ved University College London, en e-post fra En kollega i Spania med et fristende tilbud. Året før hadde En emeritus professor Ved Princeton University, Frank Calaprice, lært av gamle spanske skip som hadde sunket utenfor New Jersey-kysten for 400 eller 500 år siden, mens de hadde en last med bly. Calaprice fikk noen prøver av denne ledningen og sendte den til Spania, hvor et laboratorium begravet i Pyreneene testet sin radioaktivitet. Det var lavt: akkurat Hva Aldo Ianni, daværende direktør For Canfranc Underjordiske Laboratorium, håpet på. Nå som sunken bly ble tilbudt til ethvert fysikklaboratorium villig til å betale 20 euro per kilo—en ganske høy pris-for det.
Bly er utvunnet og raffinert over hele verden, men den århundrer gamle bly, som sitter i et skipbrudd, har en sjelden kvalitet. Etter å ha satt dypt under vann siden Før Usa ble født, har dens naturlige radioaktivitet forfallet til et punkt der det ikke lenger spytter ut partikler. For partikkelfysikere gjør det det svært verdifullt.
«Det er liksom som gullstøv,» Sier Ghag.
Glem plutonium: Mange hverdagsobjekter, fra keramikk og glass til metaller og bananer, er radioaktive, i varierende grad. Skulle partiklene fra deres forfall treffe detektorer av partikkelfysikkeksperimenter, kunne de gi forskere falske positiver og grave potholes på veien til vitenskapelig funn. Selv forsøkene selv, bygget av alle slags metaller, har lett radioaktive komponenter.
Les: når fjernsyn var radioaktive
Bare noen få inches av bly kan skjerme detektorer fra alle slags rogue stråling, og en av de beste måtene å blokkere sleipe, uønskede partikler er å omgjøre dem med bly som i seg selv er knapt radioaktivt. Den beste kilden til slik bly skjer bare for å være sunkne skip, hvorav noen har vært lik nær kystvann i så lenge som to årtusener.
Flere Historier
Partikkelfysikkeksperimenter ser etter de mest grunnleggende byggesteinene i kosmos, inkludert mørk materie, en hittil usett substans som virker som lim i og mellom galakser. Denne gamle ledelsen hjelper da menneskeheten med å låse opp universets hemmeligheter – men å skaffe det gir ofte praktiske og etiske usikkerheter.
Skipbrudden bly tilhører en klasse av elementer kjent som lav bakgrunn materialer, som har svært lave nivåer av iboende radioaktivitet. Det er ingen avtalt standard for hva som utgjør et lavbakgrunnsmateriale, men basert på følsomheten for et eksperimentets bakgrunnsstråling, er det klart hvilket nivå som trengs, sier Alan Duffy, en astrofysiker ved Swinburne University of Technology. «Hvis du bygger En Geiger-teller, trenger Du Geiger-telleren for ikke å plukke opp seg selv,» sier han.
Ta stål: Det er et utmerket skjold mot inntrengende vagabondpartikler—så mye At Fermilab, et partikkelfysikk-og akseleratorlaboratorium i Illinois, har brukt tonnevis av det de siste tiårene for å skjerme sine egne eksperimenter, sier Valerie Higgins, Fermilabs historiker og arkivar. At stål ofte kom fra utrangerte krigsskip, mange av dem eksisterte rundt den tiden av, eller servert i, Andre Verdenskrig eller koreakrigen, inkludert Astoria, Roanoke, Wasp, Philippine Sea, Og Baltimore.
tidspunktet for disse konfliktene er viktig. Klokken 5: 29. den 16. juli 1945 fant den første kjernefysiske detonasjonen sted I Jornada del Muerto-ørkenen, I New Mexico. Atomalderen hadde begynt, og med hver påfølgende kjernefysisk ildkule ble mer radioaktivt nedfall sprinklet over hele verden.
under Den Kalde Krigen ble den radioaktive atmosfæriske forurensningen uanstrengt sugd inn i masovner når stål ble laget, Sier Duffy. Dette tilførte sluttproduktet stråling, noe som gjorde det uegnet for mange fysikkeksperimenter.
Testforbudstraktater betyr at verden er mindre kunstig radioaktiv i dag, men den er fortsatt radioaktiv nok til at partikler sniker seg inn i stål. Lav bakgrunnsstål kan gjøres i et forseglet miljø, ofte til betydelig kostnad, men ellers er den beste kilden avviklet krigsskip, bygget før Trinity-testen skapte et glassaktig arr i New Mexicos jord. Ikke bare er det minimalt radioaktivt, men det er bemerkelsesverdig billig.
men mens stål tjener godt til alle slags partikkelfysikkeksperimenter, er bly øverste i søket etter mørk materie.
Mørk materie utgjør 83 prosent av alle ting i universet. Det gjør det klart verdt å studere, men forskere kan for øyeblikket ikke oppdage det. I jakten på dette ubeleilig unnvikende stoffet har de bygget alle slags eksperimenter som forsøker å enten direkte oppdage det eller bruke tilstedeværelsen av andre partikler for å demonstrere eksistensen. Mange av disse forsøkene, fra den planlagte SuperCDMS SNOLAB I Ontario, Canada, til den oppadgående familien av detektorer i Canfranc Underjordiske Laboratorium i Pyreneene, er bygget dypt under jorden-hvor overflatestråling ikke kan komme gjennom og forstyrre deres detektorer.
Les: en debatt om formen til det usynlige universet
å være følsomme sjeler, disse detektorer trenger fortsatt skjerming fra omgivelsene og miljøet. Hver mørk materie eksperiment har en annen toleranse for bakgrunnsstråling. For å bestemme det, «du bygger i hovedsak en virtuell detektor» for å se hvilke skjermmaterialer som kan være best, Sier Duffy.
noen ganger er en vanntank eller litt plast nok til å stoppe partikler som nøytroner fra å treffe detektoren ved et uhell, Forklarer Ghag. Men blokkering av gammastråler for noen eksperimentelle oppsett kan kreve kobber eller bly.
Nedsunket, gammel bly er ideell, ikke bare fordi den ustabile bly-210 isotopen i stor grad ville ha forfallet bort gjennom århundrene til stabil bly-206; havet har også skjermet det fra kosmiske stråler, noe som kan starte et materials radioaktivitet. Calaprice, som hjalp design komponenter av flere mørk materie eksperimenter, var etter at spansk bly utenfor kysten Av New Jersey for disse grunner.
den aktuelle lasten har ennå ikke blitt høstet, men shopping rundt slike funn er rutinemessig. Nå og da, Ghag forklarer, «noen underjordiske lab vil si,» Hei, det er en mulighet til å kjøpe en last av gamle bly-hvem er i?»Så blir det auksjonert bort, hvis det nedsenkede materialet kan hentes og det er tilstrekkelig interesse fra ulike parter.
i farvannene I Og Rundt Europa finnes lavbakgrunns bly ofte i sunkne skip fra gammel Romersk tid. Opprinnelig smidd til mynter, byggematerialer og krigsvåpen, er det nå mudret opp og solgt til blant annet partikkelfysikere.
noen arkeologer har åpent lurt på om det er verdt å ofre arkeologiske skattekister i vitenskapens navn. Starter i 2010, For eksempel, Fikk Cryogenic Underground Observatory for Rare Events i Italia hundrevis av bly ingots å bruke for sine eksperimenter, alt i håp om å løse den langvarige gåten om hvorfor materie, ikke antimaterie, dominerer universet. Disse ingots kom fra Et Romersk fartøy utenfor Kysten Av Sardinia, som sank for rundt 2000 år siden og har betydelig arkeologisk verdi. Hver av dem ble innskrevet med frimerker som avslører deres produksjonshistorie. Selv om de fleste av de 1000 ingots utvunnet fra skipet ble intakt og gjort tilgjengelig for studier Ved Det Nasjonale Arkeologiske Museet I Cagliari, ble 270 av dem smeltet ned for å bli brukt i fysikkeksperimenter.
I 2013 tok Elena Perez-Alvaro, Da en arkeologistudent ved University Of Birmingham, opp dette dilemmaet. Det gjaldt alle ærverdige undervannsskipsvrak rik på lavbakgrunnsmateriale, mange av dem tidskapsler av menneskets historie. Konvensjonen av 2001 Om Vern Av Den Undersjøiske Kulturarven skal hindre at skjelettrester av disse fartøyene blir plukket rene. Men, Som Perez-Alvaro påpekte, konvensjonen har en blind flekk: selv om det krever beskyttelse av sunkne områder av kulturarv fra kommersiell utvinning, det står ingenting om hvorvidt de kan reddes for vitenskapelig bruk.
I 2015 konkluderte Perez-Alvaro i Et papir hun medforfatter Med Fernando Gonzalez-Zalba fra Hitachi Cambridge Laboratory, at ingen kommersiell teknikk kan produsere kvaliteten på bly som forskere trenger for eksperimenter med mørk materie. Å redde gammel bly er derfor verdt det, i forskernes syn, men forespørsler bør analyseres nøye fra sak til sak for å se om fysikere virkelig trenger bly i stedet for å si plast eller stål.
» vi må ha regler; vi må ha grenser, » perez-Alvaro, nå administrerende direktør I Licit Cultural Heritage, understreket. «Det er ikke bare skrap folk kan grave opp.»Så langt har ingen av institusjonene som kan pålegge slike forskrifter tatt opp oppgaven, sier Gonzalez-Zalba.
Selv om et rådgivende rammeverk for oppkjøp og bruk av gammel bly og andre lavbakgrunnsmaterialer dukker opp, vil det ikke nødvendigvis regulere utvinningen.
de siste årene har krigsskip fra Andre Verdenskrig forsvunnet utenfor Kysten Av Malaysia, Indonesia og Singapore, ulovlig revet i stykker av bergingsdykkere. Mange av disse skipene var krigsgraver, som inneholdt hundrevis av lik. Det er mulig at noen av disse dykkerne kan ha vært på leting etter lav bakgrunn stål. Kjøpere vil kanskje ikke bruke uetisk hentet lavbakgrunnsmateriale, men når de mottar det, kan de ikke ha noen måte å fastslå sin opprinnelse.
selv om ikke på langt nær så moralsk frastøtende som plyndrede krigsgraver, kan opprinnelsen til bly fra kulturelt betydningsfulle gamle skipsvrak være tilsvarende uklar. «Jeg antar ofte, vi bryr oss ikke nok til å sjekke det,» Sier Ghag. «Det er hva det er. Vi er mer bekymret for kostnadene.»
Gonzalez-Zalba forklarer At Romerne produserte ca 88.000 tonn bly hvert år, og mange eksperimenter krever bare en liten brøkdel av dette. Forskere, sier han, er også stadig mer oppmerksomme på og følsomme overfor de etiske dilemmaene rundt utvinning av lavbakgrunnsmaterialer.
Les: det siste Store Arktiske skipsvrak
Partikkelfysikere bør holde kulturarven og opprinnelsen til deres materialer foran sinnet, Sier Duffy. Men han understreker at lavbakgrunnsmateriale «sikkert behandles» som en verdifull ressurs og ikke brukes uten hensyn.
Den virkelige faren, Gonzalez-Zalba mistenker, kommer fra den blomstrende mikroelektronikkindustrien. Mikrochips, som finnes i hver enkelt datamaskin og smarttelefon, har en tendens til å trenge komponenter med lav bakgrunn. Selv om industrien kunne bruke nyprodusert bly, sier han, produsenter valgte ofte gamle bly fordi det er en størrelsesorden billigere. «Dette er programmet som bekymrer meg mest, fordi det er et kommersielt program,» Sier Gonzalez-Zalba. «Det er ikke en søknad til fordel for menneskeheten.»
men med nøye overveielse kan partikkelfysikere finne en etisk-praktisk balanse. Chasing down mystisk mørk materie kan føles Som Et Sisyphean-foretak helt til det øyeblikket vi finner det. Men hvis og når vi gjør det, vil en slik oppdagelse revolusjonere vår fremtid—og det er vanskelig å forestille seg at mange mennesker hevder at det å ofre et segment av fortiden i jakten ikke var verdt.
