Интересные факты. Сокровище Древнего Рима помогает физикам в обнаружении элементарных частиц

“В это самое время мы либо прогрессируем, либо регрессируем; такого понятия, как неподвижное состояние, не существует в этой жизни”. —Джеймс Фриман Кларк, «Режущие инструменты речи»

На обнаружение таких субатомных частиц, как нейтрино, может уйти уйма времени и усилий. Для этого нужны огромные, чувствительные детекторы. Защита этого оборудования от поражения фоновой радиацией требует хорошего экранирования. И для этой задачи отлично подходит свинец. К сожалению, этот материал сам по себе немного радиоактивен. Свинец, добытый древними римлянами и захороненный при кораблекрушении 2000 лет назад, рассеял всю свою радиацию и стал идеальным для этой цели. Он же стал камнем преткновения между физиками и археологами, теперь они вечно спорят о том, стоит ли сохранять наше культурное наследие или же пустить материал на добычу новых научных знаний.

Одна из парадоксов физики элементарных частиц заключается в том, что для изучения самых крошечных и незначительных частиц нам требуется самые громадные машины, которые когда-либо изобретались. Чудеса вроде большого адронного коллайдера являются доказательством этого парадокса. Бозон Хиггса — не единственная противная частица, которую мы не в силах обнаружить без специального дорогостоящего оборудование. Нейтрино представляют собой тип частиц, почти не имеющий массы, заряда, и который стремится просто к пролетанию сквозь разные материи безо всякого взаимодействия. Миллионы частиц нейтрино проходят через ваше тело, пока вы читаете это предложение.

Наблюдение за такими частицами требует невероятной точности. Вот почему ученые конструируют детекторы на Южном полюсе, в глубоких шахтах или даже внутри гор. В последних двух случаях в качестве экрана используется сама Земля для защиты от космической радиации. Но в некоторых исследованиях все же лучше наименее радиоактивный свинец. Так как период полураспада “свежего” свинца составляет 22 года, кусок материала, валяющийся без дела сотни или тысячи лет, идеально подходит для экранирования. Свинец, который доступен в свободной продаже, примерно в 1000 раз радиоактивнее древнего, вылежавшегося на морском дне свинца.

Одним из самых ценных источников нерадиоактивного свинца является свинец, найденный на затонувшем древнеримском судне в 1988 году. В обломках судна было найдено 33 тонны свинца в 1000 слитках. Они погрузились на морское дно между 80 и 50 гг до н.э. возле Сардинии. Это была очень ценная находка для местных археологов, но у них не хватало средств, чтобы самостоятельно поднять металл и доставить на сушу. Физик, услышавший о находке, согласился финансово помочь археологам, а взамен попросил часть «клада».

4 тонны свинца используется для создания 3-сантиметрового экрана вокруг детектора нейтрино в Национальном институте ядерной физики в Италии. В Миннесоте используется свинец, добытый из затонувшего в XVIII веке французского судна, в эксперименте по поиску темной материи, на которую приходится наибольшая масса вселенной, и которая является одной из величайших секретов для науки.

Использование свинца учеными предполагает его плавку, что вызывает недовольство археологов. Они видят в этом разрушение культурного наследия. Чтобы немного смягчить их, для плавки берутся самые испорченные слитки, надписи с которых срезаются вместе со слоем металла для последующего сохранения в качестве экспонатов. Использование старинного свинца физиками попадает в промежуток между правилами ЮНЕСКО, которые защищают археологические памятки от применения в коммерческих целях. В то же время, эксперименты физиков обогащают знания человечества, и ЮНЕСКО это понимает. Обе стороны хотят более точных законов касательно их “сокровища”.

В конечном счете, здесь правит компромисс. Какую часть прошлого нужно сохранить, а какую часть нужно разрушить ради движения в будущее?