考古學家和物理學家因古羅馬鉛而爭執不下——這種物質因截然不同的原因而受到雙方的高度重視。非常古老的鉛是純淨、緻密的,並且放射性遠低於新開採的金屬,因此它是遮蔽尋找暗物質和其他稀有粒子的敏感實驗的理想材料。但它也具有歷史意義,許多考古學家反對熔化具有強大古代歷史視窗作用的2000年曆史的羅馬鉛錠。
“這些實驗是否重要到足以摧毀我們過去的一部分,去發現我們未來的某些東西?” 英國伯明翰大學的考古學研究生埃琳娜·佩雷斯-阿爾瓦羅說道,她在伯明翰大學出版的考古學期刊Rosetta(pdf)上撰寫了一篇關於所涉困境的論文。一些物理學家認為,爭取獲得這種金屬是值得的。“這些實驗可以揭示宇宙的一些最基本的屬性,並回答諸如我們是什麼以及我們從哪裡來的問題,” 劍橋大學的物理學家M.費爾南多·岡薩雷斯-扎爾巴說,他與佩雷斯-阿爾瓦羅的調查合作。“我認為這是值得的。”
古羅馬鉛已被用於低溫暗物質搜尋 (CDMS) 中,這是一項在明尼蘇達州進行的實驗,旨在探測構成隱形暗物質的粒子,據信暗物質貢獻了宇宙的大部分質量。同樣的金屬也被用於義大利的CUORE(低溫地下稀有事件觀測站)專案中,該專案即將開始尋找一種理論上的粒子衰變過程,稱為無中微子雙β衰變,如果被發現,可以解釋為什麼宇宙中物質支配反物質。這些實驗和其他實驗需要極端的遮蔽,以阻擋任何可能被誤認為是他們尋找的稀有訊號的無關粒子。
關於支援科學新聞業
如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞業 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保有關塑造我們今天世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
有問題的鉛曾經被用於古羅馬文明中製造硬幣、管道、建築材料和武器。它現在最常見於沉船地點,私人公司在那裡收穫它,並將羅馬鉛錠熔化成標準磚塊,然後傳遞給客戶——其中許多是物理學家。“我們沒有人掉以輕心——你不想不必要地破壞歷史文物,”斯坦福大學的物理學家布拉斯·卡布雷拉說,他是CDMS專案的負責人。然而,古老的鉛是遮蔽暗物質探測器的最佳材料,他說,因為它釋放的輻射或背景粒子非常少。“使用古代鉛獲得的背景水平大約比市售鉛低1000倍。”
地球上開採的所有鉛自然都含有一定量的放射性元素鈾235,它會隨著時間的推移衰變成另一種放射性元素,一種稱為鉛210的鉛。當鉛礦石首次被加工時,它會被提純,大部分鈾被去除。任何已經存在的鉛210都開始分解,平均每22年衰變一半。在羅馬鉛中,幾乎所有的鉛210都已經衰變,而在今天開採的鉛中,它才剛剛開始衰變。(當然,許多鉛210原子也已經在這種礦石中衰變了,但供應量不斷被未加工鉛中的鈾補充)。“自從最初加工以來時間越長,其固有放射性就越低,” 岡薩雷斯-扎爾巴說。
羅馬人不是最早的鉛磚製造者——古希臘人也在大約200年前製造這種建築材料。雖然這種鉛可能也進入了一些物理實驗,但它更稀有。羅馬鉛的供應也不是完全充足。“如果我們廣泛地將古羅馬鉛用於這種目的,我們可能會失去所有古羅馬鉛——以及它能提供的關於古代技術、航運、貿易等的資訊,” 佩雷斯-阿爾瓦羅在伯明翰大學的導師考古學家約翰·卡曼說。透過儲存鉛錠,考古學家希望更多地瞭解羅馬人的技術、工業和文化。未來的技術可能能夠從文物中挖掘出比目前的研究更多的秘密,因此最好是不打擾這些物品,最好是在沉船地點。
圍繞這場爭端的法律是模糊不清的。《2001年聯合國教科文組織保護水下文化遺產公約》(pdf)禁止商業開發歷史沉船文物。這是否適用於物理實驗尚不清楚。“因為鉛的最終用途是為了知識,而不是真正為了市場,所以這介於兩者之間,” 岡薩雷斯-扎爾巴說。“這就是監管尚未100%明確的地方。” 考古學家和物理學家都表示,需要更好的指導方針。“我們需要對所涉及的問題進行像埃琳娜正在進行的這種深入分析,然後進行一場涉及所有相關方的認真辯論,包括聯合國教科文組織等國際機構,以構建一套明確的指導方針,希望能夠保護科學界的利益,包括考古學的利益,”卡曼說。
最終,各方都在尋求一種既能保護歷史又能實現尖端物理學的妥協方案。畢竟,羅馬人是著名的創新者,如果知道他們丟失的鉛錠今天被如何使用,他們可能會感到欣慰。