Ρωμαϊκοί πλίνθοι 2.000 ετών έγιναν η τέλεια ασπίδα για έναν ανιχνευτή σωματιδίων στην Ιταλία – Πώς το φορτίο ενός αρχαίου ναυαγίου βοηθά στο κυνήγι της σκοτεινής ύλης
Τι κοινό έχουν η σκοτεινή ύλη, η Ρωμαϊκή Αυτοκρατορία και ένα τοξικό βαρύ μέταλλο; Η απάντηση βρίσκεται στον αείμνηστο φυσικό, Ettore Fiorini, ο οποίος βοήθησε στην ανασκαφή ενός ναυαγίου 2.000 ετών, το φορτίο του οποίου από ρωμαϊκούς μολύβδινους πλίνθους θα μπορούσε, όπως πίστευε, να τον βοηθήσει να αποκρυπτογραφήσει τα μυστικά του σύμπαντος.
Κάποια στιγμή μεταξύ 50 και 80 π.Χ., έμποροι ή στρατιωτικοί μηχανικοί από τη Ρώμη μετέφεραν ένα φορτίο γύρω από τη Σαρδηνία, το οποίο περιλάμβανε εκατοντάδες κιλά μολύβδινων ράβδων από την Ισπανία, προοριζόμενων για την κατασκευή πυρομαχικών ή υδραγωγείων.
Η θάλασσα όμως είχε άλλη άποψη και το πλοίο ναυάγησε. Εκατοντάδες χρόνια μετά όμως, το 1988, το πλοίο ανακαλύφθηκε. Τότε, οι ναυτικοί αρχαιολόγοι που εργάζονταν στην ανέλκυσή του, δέχτηκαν ένα μήνυμα από το Εθνικό Ινστιτούτο Πυρηνικής Φυσικής της Ιταλίας (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare INFN).
Ο αποστολέας ήταν ο Δρ. Fiorini. Δεν τον ενδιέφερε η ιστορική αξία του ναυαγίου, αλλά ήθελε τον μόλυβδο για να κατασκευάσει μια ασπίδα ακτινοβολίας για έναν ανιχνευτή σωματιδίων, χωμένο βαθιά κάτω από ένα βουνό.
Το μυστικό του αρχαίου μολύβδου
Ο μόλυβδος χρησιμοποιείται για την απομόνωση των θαλάμων από τη ραδιενέργεια – εξ ου και οι μολύβδινες ποδιές στις ακτινογραφίες. Ωστόσο, ο ίδιος ο μόλυβδος περιέχει ίχνη ενός ραδιενεργού ισοτόπου, του μόλυβδου-210, το οποίο μπορεί να αλλοιώσει οποιαδήποτε παρατήρηση.
Τα πειράματα της πυρηνικής φυσικής πρέπει να είναι απόλυτα απαλλαγμένα από κάθε εξωτερική ραδιενεργό παρέμβαση, ώστε οι επιστήμονες να είναι σίγουροι πως ό,τι βλέπουν είναι γνήσιο φαινόμενο και όχι “θόρυβος”. Το εκπληκτικό με τον ρωμαϊκό μόλυβδο είναι ότι, έχοντας παραμείνει βυθισμένος για 2.000 χρόνια, η ραδιενέργειά του είχε διασπαστεί τελείως, καθιστώντας τους πλίνθους ιδανικούς για την απομόνωση του πειραματικού θαλάμου.
Και τι ακριβώς αναζητούσε ο Fiorini; Τίποτα λιγότερο από την ανίχνευση της σκοτεινής ύλης εν δράσει στη Γη.
Η «συμμαχία» των εποχών
Ορισμένοι αρχαιολόγοι έθεσαν ηθικά διλήμματα σχετικά με την καταστροφή αρχαίων αντικειμένων για χάρη σύγχρονων πειραμάτων. Ο μόλυβδος από το ναυάγιο της Σαρδηνίας, για παράδειγμα, έπρεπε να λιώσει για να δημιουργήσει την ασπίδα για τον ανιχνευτή σωματιδίων του Fiorini. Κάθε αρχαία μολύβδινη ράβδος έφερε λατινική σφραγίδα, παρέχοντας πληροφορίες για την προέλευση και τον κατασκευαστή της.
Ο Δρ. Paolo Gorla, φυσικός του INFN, δήλωσε ότι η ιστορική αξία δεν αγνοήθηκε από τον Fiorini και την ομάδα του. Κατέληξαν σε μια συμφωνία με τους αρχαιολόγους: με χρηματοδότηση και υποστήριξη από το INFN, θα βοηθούσαν στην ανάκτηση του ναυαγίου, αλλά θα έπαιρναν τον μόλυβδο.
Οι αρχαιολόγοι τελικά συμφώνησαν, με την προϋπόθεση ότι κάθε ράβδος θα καταγραφεί λεπτομερώς.
«Κάτι απίστευτο είναι ότι οι εταιρείες που εξήγαγαν τον μόλυβδο σφράγιζαν την επωνυμία τους πάνω στους πλίνθους», είπε ο Δρ. Gorla, προσθέτοντας ότι μέρος της συμφωνίας ήταν η εξέταση κάθε ράβδου σε μοριακό επίπεδο για ρυπογόνες ουσίες που θα μπορούσαν να υποδηλώσουν τον τόπο προέλευσής τους. «Ήταν σαν μια ταυτότητα… βοήθησε τους υπαλλήλους πολιτιστικής κληρονομιάς να ανασυνθέσουν από ποιο ορυχείο της Ισπανίας εξήχθη αυτός ο μόλυβδος».
Ο Gorla χαρακτήρισε τη συνεργασία ως μια αμοιβαία ανταλλαγή μεταξύ «εραστών της ιστορίας»: μόνο που το ερωτικό ειδύλλιο των αρχαιολόγων ήταν με την ιστορία της Ρώμης, ενώ το δικό του με την ιστορία του σύμπαντος.
Η ασπίδα της επιστήμης
Το INFN παρέλαβε τον πολυαναμενόμενο «θησαυρό» του μολύβδου το 2010. Το 2017, ο ανιχνευτής CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events), οπλισμένος με τη νέα του ασπίδα από λιωμένο ρωμαϊκό μόλυβδο, άρχισε το έργο του κάτω από το βουνό Gran Sasso.
Ο Δρ. Fiorini απεβίωσε το 2023, αλλά σύντομα αναμένεται μια αναβάθμιση στο τελευταίο έργο της ζωής του, η οποία θα επιτρέψει στο CUORE να αναγνωρίσει τα σωματίδια που έχει ανιχνεύσει – κανένα από τα οποία, μέχρι στιγμής, δεν έχει αποδειχθεί ότι είναι σκοτεινή ύλη.
Το CUORE διατηρείται σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν, θωρακισμένο από την κοσμική ακτινοβολία από το βουνό και θωρακισμένο από την εργαστηριακή ακτινοβολία από τον ρωμαϊκό μόλυβδο.
Η σκοτεινή ύλη πιστεύεται ότι αποτελεί το 85% όλης της ύλης στο σύμπαν. Αν και δεν αλληλεπιδρά με το φως, υπόκειται στις επιδράσεις της βαρύτητας. Πειράματα όπως αυτό του Fiorini μπορεί να είναι το κλειδί για την ανίχνευση αυτής της παράξενης ουσίας στη Γη. Η ιδέα του ότι ο ρωμαϊκός μόλυβδος ήταν ζωτικό συστατικό για την επιτυχία αποδείχθηκε ορθή.
*Με πληροφορίες από goodnewsnetwork