探测暗物质要用沉船上的铅?考古学家很心疼

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【新唐人北京时间2019年11月15日讯】粒子物理实验室经常需要用到低辐射的材料。粒子物理学家发现,欧洲水域深处那些古代沉船上带的是上好的防辐射材料。近十年来,这些铅材已经成为物理学家们争相购买的宝贝。考古学家对此提出了异议:消耗这些珍贵的文物作为科研所用是否值得?

据美国《大西洋》杂志(The Atlantic)报导,2016年,普林斯顿大学学者卡拉普莱斯(Frank Calaprice)得知一艘古老的西班牙船于400~500年前在新泽西海岸沉没,上面搭载着一批铅材。拉普莱斯得到了一些样本,送去位于比利牛斯山脉(Pyrenees)深处的一间实验室测定,发现其放射性非常低。后来,这批铅开放给物理实验室购买,每公斤20欧元。这比普通的铅贵多了。

伦敦大学学院(University College London)的物理学家加格(Chamkaur Ghag)很高兴地得知这个出售信息,称这种材料贵重如“金粉”。

实验室为什么需要低辐射的材料呢?不只是铀、钚这些材料具有辐射性,日常生活中的物品从陶瓷、玻璃、金属,再到香蕉,都具有放射性,只是放射量很低,对人体无害。粒子探测器都能感应到这些辐射,加上许多探测器自身也是由金属构成,也具有不小的放射性,所有这些成了探测器的“背景辐射”,让探测器更难从中分辨出目标粒子——比如科学家一直在探索的构成暗物质的未知粒子。

多数暗物质探测实验室都建在地下很深的地方,防止地面辐射源的污染,比如比利牛斯山脉下面的坎弗兰克地下实验室(Canfranc Underground Laboratory),和位于加拿大规划建造中的SuperCDMS SNOLAB实验室等。

科学家仍需要几英寸厚的铅板进一步过滤背景辐射,因此很多实验室都需要铅。加格说,海底远古沉船上的铅就是最好的材料。因为它们年代久远,里面不稳定的铅-210早已衰变成稳定的铅-206;而且深厚的海洋挡住了来自宇宙的射线,使得这些铅也不携带其他辐射的污染。

欧洲水域里经常会发现一些古代罗马时期的沉船,上面的钱币、建筑材料和那时的武器,多是由铅铸造。一旦有新发现的这类沉船,如果买家多,材料有限,卖家还将对材料进行拍卖。现在这些铅很多都被卖给了粒子物理学家们。除了上面提到的新泽西海岸沉船外,最早自2010年起,科学家开始买从沉船上得到的铅。

2010年,意大利的地下低温罕见事件观测台(Cryogenic Underground Observatory for Rare Events)为了研究为何宇宙中物质的量比反物质多,用掉了两百多个铅块。这些铅块来自撒丁岛(Sardinia)海岸附近一艘约2000年前的罗马沉船。每个铅块上面印有它们的生产历史。尽管这批铅块中的绝大部分(有一千多块)被完好地保留下来在意大利国家考古博物馆内研究,但是有270块被熔铸成铅板用于粒子实验。

一些考古学家对此公开提出异议,认为这些材料是宝藏,是否值得被熔铸成铅板作为科研材料。

2013年,伯明翰大学(University of Birmingham)的考古学者佩雷斯·阿尔瓦罗(Elena Perez-Alvaro)挑战了这个两难的议题。她发现,2001年拟定的“保护水下文化遗产公约”只明确规定水下遗产不可作为商业用途,但是没有提到是否可用于科研用途,使得这成为一个模糊地带。

在随后2015年与日立剑桥实验室(Hitachi Cambridge Laboratory)联合完成的研究中,佩雷斯·阿尔瓦罗得出结论说,现在技术造不出科研需要的这种铅,因此这些材料用于科研是值得的。但是,要具体情况具体分析,考量具体的实验是不是可以用塑料或钢材替代具有文物价值的、来自沉船的铅。

──转自《大纪元》

(责任编辑:叶萍)

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