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探測暗物質要用沉船上的鉛?考古學家很心疼

(ShutterStock)

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【大紀元2019年11月11日訊】(大紀元記者張妮編譯)粒子物理實驗室經常需要用到低輻射的材料。粒子物理學家發現,歐洲水域深處那些古代沉船上帶的是上好的防輻射材料。近十年來,這些鉛材已經成為物理學家們爭相購買的寶貝。考古學家對此提出了異議:消耗這些珍貴的文物作為科研所用是否值得?

據美國《大西洋》雜誌(The Atlantic)報導,2016年,普林斯頓大學學者卡拉普萊斯(Frank Calaprice)得知一艘古老的西班牙船於400~500年前在新澤西海岸沉沒,上面搭載著一批鉛材。拉普萊斯得到了一些樣本,送去位於比利牛斯山脈(Pyrenees)深處的一間實驗室測定,發現其放射性非常低。後來,這批鉛開放給物理實驗室購買,每公斤20歐元。這比普通的鉛貴多了。

倫敦大學學院(University College London)的物理學家加格(Chamkaur Ghag)很高興地得知這個出售信息,稱這種材料貴重如「金粉」。

實驗室為什麼需要低輻射的材料呢?不只是鈾、鈽這些材料具有輻射性,日常生活中的物品從陶瓷、玻璃、金屬,再到香蕉,都具有放射性,只是放射量很低,對人體無害。粒子探測器都能感應到這些輻射,加上許多探測器自身也是由金屬構成,也具有不小的放射性,所有這些成了探測器的「背景輻射」,讓探測器更難從中分辨出目標粒子——比如科學家一直在探索的構成暗物質的未知粒子。

多數暗物質探測實驗室都建在地下很深的地方,防止地面輻射源的污染,比如比利牛斯山脈下面的坎弗蘭克地下實驗室(Canfranc Underground Laboratory),和位於加拿大規劃建造中的SuperCDMS SNOLAB實驗室等。

科學家仍需要幾英吋厚的鉛板進一步過濾背景輻射,因此很多實驗室都需要鉛。加格說,海底遠古沉船上的鉛就是最好的材料。因為它們年代久遠,裡面不穩定的鉛-210早已衰變成穩定的鉛-206;而且深厚的海洋擋住了來自宇宙的射線,使得這些鉛也不攜帶其他輻射的污染。

歐洲水域裡經常會發現一些古代羅馬時期的沉船,上面的錢幣、建築材料和那時的武器,多是由鉛鑄造。一旦有新發現的這類沉船,如果買家多,材料有限,賣家還將對材料進行拍賣。現在這些鉛很多都被賣給了粒子物理學家們。除了上面提到的新澤西海岸沉船外,最早自2010年起,科學家開始買從沉船上得到的鉛。

2010年,意大利的地下低溫罕見事件觀測臺(Cryogenic Underground Observatory for Rare Events)為了研究為何宇宙中物質的量比反物質多,用掉了兩百多個鉛塊。這些鉛塊來自撒丁島(Sardinia)海岸附近一艘約2000年前的羅馬沉船。每個鉛塊上面印有它們的生產歷史。儘管這批鉛塊中的絕大部分(有一千多塊)被完好地保留下來在意大利國家考古博物館內研究,但是有270塊被熔鑄成鉛板用於粒子實驗。

一些考古學家對此公開提出異議,認為這些材料是寶藏,是否值得被熔鑄成鉛板作為科研材料。

2013年,伯明翰大學(University of Birmingham)的考古學者佩雷斯·阿爾瓦羅(Elena Perez-Alvaro)挑戰了這個兩難的議題。她發現,2001年擬定的「保護水下文化遺產公約」只明確規定水下遺產不可作為商業用途,但是沒有提到是否可用於科研用途,使得這成為一個模糊地帶。

在隨後2015年與日立劍橋實驗室(Hitachi Cambridge Laboratory)聯合完成的研究中,佩雷斯·阿爾瓦羅得出結論說,現在技術造不出科研需要的這種鉛,因此這些材料用於科研是值得的。但是,要具體情況具體分析,考量具體的實驗是不是可以用塑料或鋼材替代具有文物價值的、來自沉船的鉛。◇

責任編輯:朱涵儒

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2019-11-11 4:40 PM
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