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粒子物理实验将使用来自罗马沉船的古老铅

一艘罗马沉船的铅砖将用于屏蔽新的中微子探测器,从而增强意大利的 CUORE 实验。

作者:Smriti Rao
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2000多年前在撒丁岛海岸沉没的罗马船只的货物终将派上用场——它将成为中微子探测器的屏蔽层。在意大利,从沉船上打捞出的120块铅砖将被熔化,制成意大利新的中微子探测器 CUORE(稀有事件低温地下观测站)的防护罩。这种古老的铅因几乎消除了所有天然放射性痕迹而具有价值,已从撒丁岛的一个博物馆转移到格兰萨索国家粒子物理实验室。在海底度过了两千年的铅砖,现在将用于一项在4500英尺岩石下进行的实验。《自然新闻》报道:

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这种金属曾经是用来制造水管、硬币或罗马士兵弹弓的弹药,如今却将成为一项尖端实验的一部分,用于精确测定中微子的质量。

从弹弓到粒子物理——2000年来,人类取得了长足的进步。CUORE 实验定于明年开始运行,并将用于研究中微子。中微子是一种不带电荷的粒子,长期以来人们认为它没有质量;但最近的研究表明,这些令人费解的粒子确实有质量,只是物理学家们仍未能确定其具体数值。CUORE 的科学家们希望通过观察原子核在放射性衰变中释放粒子来最终估算出中微子的质量。为了观察这一过程,研究人员需要屏蔽实验免受所有外部放射性的影响。为了制造这种屏蔽层,科学家们需要铅。然而,新开采的铅会轻微放射性,并含有一个不稳定的同位素。这种同位素铅-210,在从地下提取后会逐渐衰变成更稳定的同位素;其浓度每22年减半。这就是为什么物理学家对古老的铅如此感兴趣。正如 CUORE 科学家 Ettore Fiorini 告诉《自然》杂志:

“粒子物理学家寻找低放射性铅并不罕见,”他说。“从古老教堂的屋顶或沉船龙骨上提取的金属经常被用于实验。”

因此,当罗马沉船于1988年被发现且装满了铅锭时,科学家们非常兴奋——他们将获得放射性已随世纪显著减弱的铅,而且其数量足以制作厚度超过一英寸的屏蔽层。

与意大利博物馆达成了一项协议,并获得了一部分铅锭用于制作屏蔽层。在铅锭被熔化之前,代表铅的提取和交易公司商标的铭文将被移除,并送回博物馆保存。尽管如此,撒丁岛博物馆的考古学家 Donatella Salvi 承认,与这些铅锭分离“令人痛苦”。《自然新闻》

报道:

移交给[意大利国家核物理研究所] INFN 的是保存最差的,但仍然具有非凡的历史价值。不过,她说她对这次合作感到高兴,因为物理学家们正在对铅进行重要的分析。

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图片:INFN/卡利亚里考古监督局

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