Em 2017, Chamkaur Ghag, um físico da Universidade de Londres, recebi um email de um colega, na Espanha, com uma oferta tentadora. No ano anterior, um professor emérito da Universidade de Princeton, Frank Calaprice, soube de antigos navios espanhóis que haviam afundado na costa de Nova Jersey há 400 ou 500 anos, enquanto carregava uma carga de chumbo. Calaprice obteve algumas amostras desse chumbo e o Enviou para a Espanha, onde um laboratório enterrado dentro dos Pirenéus testou sua radioatividade. Era baixo: exatamente o que Aldo Ianni, o então diretor do laboratório subterrâneo Canfranc, esperava. Agora que o chumbo afundado estava sendo oferecido a qualquer laboratório de física disposto a pagar 20 euros por quilograma—um preço bastante alto—por ele.O chumbo é extraído e refinado em todo o mundo, mas esse chumbo centenário, sentado em um naufrágio, tem uma qualidade rara. Tendo se sentado debaixo d’água desde antes do nascimento dos Estados Unidos da América, sua radioatividade natural decaiu a um ponto em que não está mais cuspindo partículas. Para os físicos de partículas, isso o torna excepcionalmente valioso.
“é como pó de ouro”, diz Ghag.
esqueça o plutônio: muitos objetos do cotidiano, de Cerâmica e vidro a metais e bananas, são radioativos, em graus variados. Se as partículas de seu decaimento atingissem os detectores de experimentos de física de partículas, elas poderiam dar aos cientistas falsos positivos e cavar buracos no caminho para a descoberta científica. Mesmo os próprios experimentos, construídos a partir de todos os tipos de metais, têm componentes levemente radioativos.
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apenas alguns centímetros de chumbo podem proteger os detectores de todos os tipos de radiação nociva, e uma das melhores maneiras de bloquear partículas sorrateiras e indesejadas é cercá-las com chumbo que por si só é pouco radioativo. A melhor fonte de tal chumbo acontece de ser navios afundados, alguns dos quais foram cadáveres perto das águas costeiras por até dois milênios.
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experimentos de Física de partículas procuram os blocos de construção mais fundamentais do cosmos, incluindo a matéria escura, uma substância ainda invisível que age como cola dentro e entre as galáxias. Essa antiga liderança, então, está ajudando a humanidade a desvendar os segredos do universo—mas obtê-lo muitas vezes apresenta incertezas práticas e éticas.O chumbo naufragado pertence a uma classe de itens conhecidos como materiais de fundo baixo, que têm níveis muito baixos de radioatividade intrínseca. Não há um padrão acordado para o que constitui um material de fundo baixo, mas, com base na sensibilidade à radiação de fundo de um experimento, está claro qual nível é necessário, diz Alan Duffy, astrofísico da Swinburne University of Technology. “Se você está construindo um contador Geiger, você precisa do contador Geiger para não pegar em si mesmo”, diz ele.
tomar aço: É um excelente escudo contra a intrusão de partículas vagabundas – tanto que o Fermilab, um laboratório de física de partículas e aceleradores em Illinois, usou toneladas dele nas últimas décadas para proteger seus próprios experimentos, diz Valerie Higgins, historiadora e arquivista do Fermilab. Esse aço freqüentemente vinha de navios de guerra desativados, muitos dos quais existiam na época de, ou serviu em, a Segunda Guerra Mundial ou a Guerra da Coréia, incluindo o Astoria, o Roanoke, a Vespa, O Mar das Filipinas, e o Baltimore.
o momento desses conflitos é importante. Às 5:29 da manhã. em 16 de julho de 1945, a primeira detonação de dispositivo nuclear ocorreu no deserto da Jornada del Muerto, no Novo México. A Era Atômica havia começado e, a cada bola de fogo nuclear subsequente, mais precipitação radioativa foi espalhada pelo mundo.Durante a Guerra Fria, essa contaminação atmosférica radioativa foi sugada sem esforço para altos-fornos quando o aço foi feito, diz Duffy. Isso infundiu o produto final com radiação, tornando-o inadequado para muitos experimentos de física.Os tratados de proibição de testes significam que o mundo é menos artificialmente radioativo hoje, mas ainda é radioativo o suficiente para que as partículas se infiltrem no aço. O aço de baixo fundo pode ser feito em um ambiente selado, muitas vezes a um custo considerável, mas, caso contrário, a melhor fonte São navios de guerra desativados, construídos antes que o teste da Trindade criasse uma cicatriz vítrea na terra do Novo México. Não só é minimamente radioativo, mas é notavelmente barato.No entanto, enquanto o aço serve bem para todos os tipos de experimentos de física de partículas, o chumbo reina supremo na busca por matéria escura.A matéria escura representa 83% de todas as coisas do universo. Isso claramente faz com que valha a pena estudar, mas os cientistas não podem detectá-lo atualmente. Em sua busca por essa substância inconvenientemente indescritível, eles construíram todos os tipos de experimentos tentando detectá-la diretamente ou usar a presença de outras partículas para demonstrar sua existência. Muitos desses experimentos, desde o planejado SUPERCDMS SNOLAB em Ontário, Canadá, até a família de detectores em funcionamento dentro do laboratório subterrâneo Canfranc nos Pirenéus, são construídos no subsolo-onde a radiação superficial não pode passar e interferir em seus detectores.
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sendo almas sensíveis, esses detectores ainda precisam de proteção de seus arredores e do meio ambiente. Cada experimento de matéria escura tem uma tolerância diferente à radiação de fundo. Para determinar isso, “você essencialmente constrói um detector virtual” para ver quais materiais de proteção podem ser melhores, diz Duffy.
às vezes, um tanque de água ou algum plástico é suficiente para impedir que partículas como nêutrons atinjam acidentalmente o detector, explica Ghag. Mas bloquear os raios gama para algumas configurações experimentais pode exigir cobre ou chumbo.Afundado, o chumbo antigo é ideal, não apenas porque seu isótopo instável de chumbo-210 teria decaído ao longo dos séculos em chumbo estável-206; o mar também o protegeu dos raios cósmicos, que podem dar início à radioatividade de um material. Calaprice, que ajudou a projetar componentes de vários experimentos de matéria escura, foi depois que os espanhóis saíram das margens de Nova Jersey por essas razões.
essa carga específica ainda não foi colhida, mas fazer compras em torno de tais descobertas é rotina. De vez em quando, ghag explica: “algum laboratório subterrâneo dirá: ‘Ei, há uma oportunidade de comprar uma carga de chumbo antigo—quem está dentro?”Então ele é leiloado, se o material submerso pode ser recuperado e há interesse suficiente de várias partes.
nas águas dentro e ao redor da Europa, o chumbo de fundo baixo é freqüentemente encontrado em navios afundados da antiguidade romana. Originalmente forjado em moedas, materiais de construção e armas de guerra, agora é dragado e vendido para, entre outros, físicos de partículas.
alguns arqueólogos se perguntaram abertamente se vale a pena sacrificar tesouros arqueológicos em nome da ciência. A partir de 2010, por exemplo, o Observatório subterrâneo criogênico para eventos raros na Itália obteve centenas de lingotes de chumbo para usar em seus experimentos, tudo na esperança de resolver o enigma de longa data de por que a matéria, não a antimatéria, domina o universo. Esses lingotes vieram de um navio Romano ao largo da costa da Sardenha, que afundou cerca de 2.000 anos atrás e tem um valor arqueológico considerável. Cada um deles foi inscrito com selos que revelam sua história de fabricação. Embora a maioria dos 1.000 lingotes extraídos do navio tenham sido deixados intactos e disponibilizados para estudo no Museu Arqueológico Nacional de Cagliari, 270 deles foram derretidos para serem usados em experimentos de física.
em 2013, Elena Perez-Alvaro, então estudante de Arqueologia na Universidade de Birmingham, assumiu esse dilema. Aplicou-se a todos os veneráveis naufrágios subaquáticos ricos em material de fundo baixo, muitos deles cápsulas do tempo da história humana. A Convenção de 2001 sobre a proteção do Patrimônio Cultural Subaquático visa impedir que os restos esqueléticos desses navios sejam colhidos limpos. Mas, como Perez-Álvaro apontou, a convenção tem um ponto cego: embora exija a proteção de locais afundados do patrimônio cultural da recuperação comercial, não diz nada sobre se eles podem ser recuperados para uso científico.
em 2015, em um artigo em co-autoria com Fernando Gonzalez-Zalba do Laboratório Hitachi Cambridge, Perez-Alvaro concluiu que nenhuma técnica comercial pode produzir a qualidade do chumbo que os cientistas precisam para experimentos com matéria escura. Salvar chumbo antigo, portanto, vale a pena, na visão dos pesquisadores, mas os pedidos devem ser cuidadosamente analisados caso a caso para ver se os físicos realmente precisam de chumbo em vez de, digamos, plástico ou aço.
“temos que ter regras; temos que ter limites”, enfatizou Perez-Álvaro, agora Diretor administrativo do Patrimônio Cultural lícito. “Não é apenas sucata que as pessoas podem desenterrar.”Até agora, porém, nenhuma das instituições que poderiam impor tais regulamentos assumiu a tarefa, diz Gonzalez-Zalba.
mesmo que surja uma estrutura consultiva para a aquisição e uso de chumbo antigo e outros materiais de baixo fundo, ela não regulará necessariamente sua extração.Nos últimos anos, navios de guerra da Segunda Guerra Mundial desapareceram das costas da Malásia, Indonésia e Cingapura, ilegalmente dilacerados por mergulhadores de salvamento. Muitos desses navios eram túmulos de guerra, contendo centenas de cadáveres. É possível que alguns desses mergulhadores tenham procurado aço de baixo fundo. Os compradores podem não querer usar material de fundo baixo de origem antiética, mas no momento em que o recebem, eles podem não ter como verificar sua proveniência.Embora nem de perto tão moralmente repugnante quanto as sepulturas de guerra invadidas, as origens do chumbo de naufrágios antigos culturalmente significativos podem ser igualmente ofuscadas. “Eu acho que muitas vezes, nós simplesmente não nos importamos o suficiente para verificar isso”, diz Ghag. “É o que é. Estamos mais preocupados com o custo.Gonzalez-Zalba explica que os romanos produziram cerca de 88.000 toneladas de chumbo a cada ano, e muitos experimentos exigem apenas uma pequena fração disso. Os cientistas, diz ele, também estão cada vez mais conscientes e sensíveis aos dilemas éticos que cercam a extração de materiais de baixo fundo.
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os físicos de partículas devem manter a herança cultural e as origens de seus materiais em mente, diz Duffy. Mas ele enfatiza que o material de fundo baixo é “certamente tratado” como um recurso precioso e não usado sem consideração.
o perigo real, suspeitos Gonzalez-Zalba, vem da indústria de microeletrônica em expansão. Microchips, encontrados em todos os computadores e smartphones, tendem a precisar de componentes de chumbo de baixo fundo. Embora a indústria possa usar chumbo recém-produzido, ele diz, os fabricantes geralmente escolhem chumbo antigo porque é uma ordem de magnitude mais barata. “Este é o aplicativo que mais me preocupa, porque é um aplicativo comercial”, diz Gonzalez-Zalba. “Não é uma aplicação para o benefício da humanidade.”
mas com cuidadosa consideração, os físicos de partículas podem encontrar um equilíbrio ético-prático. Perseguir a misteriosa matéria escura pode parecer um empreendimento Sísifo até o momento em que a encontramos. Mas se e quando o fizermos, tal descoberta revolucionará nosso futuro-e é difícil imaginar muitas pessoas argumentando que sacrificar um segmento do passado em sua busca não valia a pena.
