Vistas:0 Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2024-10-17 Origen:Sitio
En 1988, a unos 10 kilómetros de la costa de Cerdeña, Italia, unos buzos buceaban para encontrar los restos de un naufragio. Cuando descendieron a una profundidad de 28 metros, de repente descubrieron la silueta de un naufragio.
Desde el comienzo de la Era de la Vela, los mares se han tragado innumerables barcos. Estos naufragios guardan tesoros e historias de diferentes épocas, y cada uno de los encontrados será de gran interés para los arqueólogos marítimos, ya que es la mejor pista para su recreación del pasado.
Basándose en la forma de las vasijas de barro del barco, los arqueólogos determinaron que se trataba de un antiguo naufragio romano. La antigua civilización romana tiene más de 2.000 años y el tiempo y el mar destruyeron la mayoría de las estructuras de madera, pero algunas herramientas de piedra y objetos metálicos resistentes a la corrosión aún están intactos. Aunque no es de extrañar que se haya encontrado un antiguo naufragio romano en el fondo marino cerca de Italia, este barco es especial, es mucho más grande y más fuerte que la mayoría de los naufragios.
Los arqueólogos descubrieron la razón por la que el barco era tan fuerte: estaba cargado con una gran cantidad de barras de metal, más de mil lingotes de plomo o alrededor de 33 toneladas de metal, la mayor cantidad de excavaciones de naufragios realizadas en ese momento. ¡Los arqueólogos sin duda están muy sorprendidos por estos pesados 'tesoros'! Sospechosamente, los físicos están igualmente entusiasmados.
Cada uno de estos lingotes es aproximadamente trapezoidal, mide 45 centímetros de largo y pesa alrededor de 33 kilogramos, por lo que todavía estaban cuidadosamente apilados cuando fueron encontrados.
El plomo era un metal importante en la antigua Roma y se fundía en tuberías, monedas, armas o estructuras. Aunque el propósito exacto de este gran lote de lingotes de plomo no está claro, el descubrimiento de esta gran cantidad de lingotes de plomo también confirma la fortaleza de la capacidad de fabricación de la antigua Roma y el desarrollo del comercio económico. La inscripción en el lingote de plomo también permite a los arqueólogos echar un vistazo a la historia tecnológica, industrial y cultural de las civilizaciones perdidas.
La mayoría de los antiguos lingotes de plomo se rescataron de naufragios en aguas profundas, pero algunos también fueron enterrados en la tierra. Un estudio publicado en mayo en el Journal of Roman Archaeology examinó en detalle tres lingotes de plomo excavados en el sitio de Belmes del siglo XX en Córdoba, España.
Al analizar la composición química y los isótopos estables de los lingotes de plomo, los investigadores descubrieron que los tres lingotes de plomo se produjeron en la misma zona minera, y dos de los lingotes de plomo con las letras 'SS' procedían de la misma empresa minera. 'Societas Sisaponensis', con sede en Córdoba. Las pruebas de los lingotes del naufragio mostraron que más de la mitad de los lingotes se extrajeron de esta mina. Los últimos hallazgos parecen confirmar aún más que Córdoba pudo haber tenido la red metalúrgica más importante del antiguo Mediterráneo Oriental, lo que refleja el nivel de posible industrialización en ese momento.
Los lingotes de plomo pueden ayudar a los arqueólogos a conectar la historia del Mediterráneo oriental y aparentemente están ansiosos por dejar todos los lingotes encontrados en su lugar o enviarlos a museos para su examen y análisis más detallados. Pero los físicos que estaban 'espiando' al margen no lo creían así, y lo que más querían era fundir estos lingotes de plomo romanos y utilizarlos para explorar los misterios del universo.
En 1988, después de leer en los periódicos el descubrimiento de este enorme carguero, Ettore Fiorini previó inmediatamente la importancia de estos lingotes de plomo para los físicos (o más precisamente, para los físicos de partículas). Fiorini es física de la Universidad de Milán-Bicocca en Italia y coordinadora experimental del Observatorio Subterráneo Criogénico de Eventos Raros (CUORE).
En aquel momento, el Instituto Nacional de Física Nuclear (INFN) de Italia estaba construyendo el detector CUORE bajo tierra en el laboratorio de Gran Sasso. El objetivo de este experimento es encontrar un evento teórico de desintegración de partículas llamado desintegración β libre de neutrinos. Una desintegración β estándar libera dos neutrinos, pero en un evento de desintegración β libre de neutrinos, el núcleo libera sólo dos electrones y no neutrinos.
Incluso en teoría, los eventos de desintegración β binaria libre de neutrinos son raros y nunca los hemos observado, pero si se observaran, podrían medir la masa del neutrino, responder a la pregunta de si la antimateria del neutrino es en sí misma (neutrino Majorana), y tal vez revelan el misterio de la asimetría en la distribución de materia-antimateria en el universo.
Para observar este raro evento de desintegración, los científicos de CUORE necesitaron construir un cubo de dióxido de telurio que pesaba alrededor de 750 kilogramos a una profundidad de 1.400 metros debajo de la formación rocosa. Debido a la rareza de tales eventos y a la señal muy débil, este experimento (y experimentos similares) tuvo que estar estrictamente aislado de todos los eventos radiactivos externos, manteniendo la radiactividad de fondo al mínimo, y aquí es donde entra en juego el plomo romano.
Todo el CUORE está construido bajo tierra, protegido por 1,4 kilómetros de formaciones rocosas montañosas de la radiación de fondo de los neutrinos cósmicos, pero esto no es suficiente. Debido a que las formaciones rocosas utilizadas para proteger la instalación también son ligeramente radiactivas, CUORE también necesitaba un 'escudo' que estuviera estrictamente protegido de la radiación. El núcleo del plomo es grande y pesado, por lo que sólo necesita una capa delgada para bloquear la penetración de muchas partículas diminutas. Idealmente, el plomo puro es adecuado para su uso en barreras contra la radiación.
Pero la realidad no es ideal. Todo el plomo recién extraído en la naturaleza contiene una cierta cantidad del elemento radiactivo uranio-235, que con el tiempo se desintegra en el isótopo inestable plomo-210, mientras que la vida media para que se desintegre en un isótopo más estable es de 22 años. Aunque el proceso de procesamiento del mineral de plomo elimina la mayor parte del uranio, el plomo-210 que ya está presente todavía emite una radiación débil a lo largo de los años. Obviamente, el plomo en sí mismo es una fuente de radiación y no puede usarse directamente como barrera contra la radiación en experimentos de física de partículas.
Sin embargo, el plomo, que ha permanecido silencioso bajo el agua durante miles de años, ha perdido casi por completo su radiactividad natural con el tiempo, lo que lo convierte en el material perfecto para proteger los detectores de partículas. En 1991, el equipo del INFN y sus colaboradores examinaron en detalle la radiactividad del plomo romano en un artículo (Fiorini fue coautor), y varios métodos de detección mostraron que el plomo romano no contenía plomo-210 en absoluto, y el nivel de radiación de fondo Era sólo aproximadamente una milésima parte del plomo moderno, lo que lo convertía en el mejor material de protección entre las muestras de investigación en ese momento.
En 2019, un estudio publicado en The European Physical Journal A probó más a fondo la pureza de la radiactividad de muestras de plomo de Roma con la última tecnología de criodetección e informó el límite más bajo jamás alcanzado para las mediciones de Pb-210.
'Los físicos de partículas suelen buscar niveles bajos de plomo', dice Fiorini, 'desde los tejados de antiguas iglesias hasta metales extraídos de las quillas de naufragios que a menudo se utilizan en experimentos'. 'Sin embargo, los descubrimientos en Cerdeña no tienen precedentes'. , tanto en términos de antigüedad como de riqueza del material.
En 1991, Fiorini se enteró de que la institución arqueológica de Cagliari no tenía fondos suficientes para recuperar todos los lingotes de plomo del fondo marino y convenció a los directivos del INFN para que donaran unos 210.000 dólares a la operación. A cambio, los físicos podrían utilizar una parte del plomo romano reciclado.
En los años 90 del siglo XX se utilizaron algunos lingotes de plomo en experimentos INFN. En 2010, el laboratorio Grancaso 'almacenó' otras 4 toneladas de plomo romano procedente de un museo de Cerdeña.
Los arqueólogos del Museo de Cagliari afirman que la separación de estos lingotes de plomo es muy dolorosa. Aunque los lingotes de plomo entregados al INFN se encuentran en el peor estado de conservación, siguen teniendo un valor histórico extraordinario. Afortunadamente, el físico cortó la inscripción y la envió de vuelta a Cagliari para su conservación antes de fundir el lingote de plomo. Los lingotes restantes, junto con el plomo anterior, se fundirán formando un revestimiento de plomo de 6 centímetros de espesor que envolverá al detector CUORE.
Muchos arqueólogos se han opuesto a la fundición de estos históricos bloques de plomo. Elena · Pérez-Álvaro, Ph.D. en Gestión del Patrimonio Cultural y Natural, se ha preguntado: '¿Son estos experimentos lo suficientemente importantes como para destruir partes del pasado para descubrir el futuro?' M. Fernando · González-Zarba, físico de la Universidad de Cambridge en Reino Unido. Fernando González-Zalba dijo: 'Creo que estos experimentos pueden explicar algunas de las propiedades más básicas del universo, y creo que vale la pena'.
El plomo romano no es el único material que cumple con los requisitos de experimentos sensibles, también la antigua Grecia utilizó este material de construcción. El plomo griego era más escaso, pero el plomo romano no era suficiente. El arqueólogo John · Carman dijo que si los físicos lo usaran ampliamente, los arqueólogos podrían perder todo el antiguo plomo romano y, por tanto, toda la información que podría proporcionar sobre la tecnología, la cultura y la industria de los romanos.
No existe una disposición legal clara para esta disputa. La Convención de la UNESCO de 2001 sobre la Protección del Patrimonio Cultural Subacuático prohíbe la explotación comercial de naufragios históricos, pero no está claro si esto se aplica a los experimentos físicos.
Aunque se desconocen los detalles, la disputa finalmente se resolvió mediante un compromiso entre las partes: el equipo CUORE ya había comenzado a recopilar datos de su aparato experimental en 2017 y publicó sus últimos resultados en 2022. Desafortunadamente, no encontraron rastros del neutrino β. decadencia.
Actualmente, INFN está intentando actualizar CUORE a CUORE Upgrade with Particle Identification (CUORE) para agregar capacidades de reconocimiento de partículas. La mejor noticia para los arqueólogos es que esta mejora no requiere plomo romano adicional.
Curiosamente, el principal objetivo científico de CUORE es encontrar evidencia de neutrinos de Majorana, pero su capacidad para identificar y medir eventos de baja energía lo hace también muy adecuado para explorar la materia oscura: observaciones astrofísicas a varias escalas han demostrado que el 27% del universo es compuesto de materia oscura no descubierta, pero aún tenemos que desentrañar el misterio de qué es exactamente la materia oscura.
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