Lingotes romanos para proteger un detector de partículas

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Plomo romanoEl plomo de un antiguo naufragio se usará en un experimento italiano de neutrinos.

Alrededor de cuatro toneladas de antiguo plomo romano fue transferido el 14 de abril de un museo en la isla italiana de Sardinia al Laboratorio nacional del Gran Sasso. Alguna vez destinados a ser tuberías de agua, monedas o municiones para las hondas de soldados romanos, en lugar de eso el metal formará parte de un experimento de vanguardia para establecer la masa de los neutrinos.

Los 120 lingotes de plomo, con un peso aproximado de 33 kg cada uno, provienen de una gran carga recuperada hace 20 años de un naufragio romano, los vestigios del barco que se hundió entre el 80 a.c. y 50 a.c. frente a la costa de Sardinia. Como testimonio a la extensa capacidad de manufactura y comercio de la antigua Roma, los lingotes tienen un gran valor para los arqueólogos, quienes los han preservado y estudiado en el Museo Nacional de Arqueología en Cagliari, al sur de Sardinia. Lo que hace a los lingotes igual de valiosos para los físicos es el hecho de que durante los últimos 2000 años el plomo casi ha perdido completamente su radiactividad natural. Es por lo tanto el material perfecto con el cual blindar el detector CUORE (Observatorio Criogénico Bajo Tierra para Eventos Raros), el cual se está construyendo el Instituto Nacional de Física Nuclear (INFN) en el Laboratorio Gran Sasso.

CUORE, que iniciará operaciones el próximo año, investigara los neutrinos: partículas fundamentales sin carga eléctrica y que durante mucho tiempo se había pensado que no tenían masa. Las investigaciones han confirmado que los neutrinos tienen masa, pero no ha sido posible precisar una cifra. El objetivo es usar el detector para tratar de observar un teórico evento atómico llamado Doble Desintegración Beta sin neutrinos – un proceso radioactivo donde un núcleo atómico libera dos electrones y ningún neutrino. La doble desintegración beta “estándar” está acompañada por la liberación de dos neutrinos. Observando este evento predicho pero nunca antes visto, los físicos esperan estimar la masa del neutrino y establecer cuándo los neutrinos y su contraparte de antimateria, los antineutrinos, son partículas distintas. Algunos creen que los dos son uno y el mismo.

Tesoro hundido

Los cientificos de CUORE esperan que la doble desintegración beta sin neutrinos ocurra en un cubo de 750 Kg de dioxido de teluro ubicado bajo 1400 m de roca en el Laboratorio de Gran Sasso. Pero para observar exitosamente este raro evento, necesitan blindar su experimento de la radioactividad externa.

Aquí es donde el plomo del naufragio entra en escena. El plomo es, en principio, un blindaje contra la radiación, pero las minas de plomo fresco son ligeramente radioactivas porque contienen un isótopo inestable, plomo-210. “Nunca podríamos usar eso para nuestro experimento, el cual trata precisamente de mantener la radioactividad de fondo al mínimo”, dice Ettore Fiorini, físico en la Universidad de Milan-Bicocca y coordinador del experimento CUORE. después de extraerlo de la tierra el plomo-210 decae en un isótopo mas estable, con la concentración del isótopo radioactivo reduciéndose a la mitad cada 22 años. El plomo en los lingotes romanos ha perdido casi todo rastro de su radioactividad.

Los lingotes llegaron a Gran Sasso gracias a un acuerdo realizado en 1991. En 1988, un buzo descubrió los restos del barco a una profundidad de 28 m, a 2,4Km de Oristano y aproximadamente 1,6Km de la costa de de Cerdeña. Fiorini recuerda haber leido sobre el hallazgo en un diario e inmediatamente previó su valor para los físicos.

“No es inusual para los físicos de partículas ir a la caza de plomo de baja radioactividad,” comenta, “el metal extraido de las bovedas de antiguas iglesias o de quillas de barcos hundidos ha sido usado frecuentemente en experimentos”. Pero el hallazgo de Cerdeña no tiene precedentes, en ambos sentidos por la edad y la abundancia del material.

Partida dolorosa

El barco fue, de hecho, una ‘navis oneraria magna’, un bote especializado en carga frecuentemente usado para transportar cargas pesadas tales como plomo y otros metales. Transportaba mas de 1000 lingotes, o 33 toneladas de metal. Debido a que la guerra civil estaba en su apogeo en Roma en el momento del naufragio y que el barco estaba cargado con municiones para hondas, los arqueólogos creen que gran parte del plomo del barco estaba destinado a ser balas. Además creen que el barco fue deliberadamente hundido bajo la orden del capitán para prevenir que fueran incautados por las fuerzas enemigas: aún estaba anclado, y suficientemente cerca de la costa para que la tripulación nadara a la orilla.

Cuando Fiorini entendió que la superintendencia de arqueología, una oficina gubernamental en Cagliari que supervisa los proyectos del patrimonio, no tenía suficientes fondos para recuperar todos los lingotes, convenció a los administradores del INFN para contribuir con 300 millones de liras (210.000 dólares) para la operación, la cual se completó en 1991. A cambio, una parte del plomo recuperado quedaría disponible para los físicos. Algunos lingotes fueron usados en experimentos durante la década de 1990, pero Fiorini dice que el CUORE es lo que él tenía en mente cuando propuso el acuerdo por primera vez.

En Gran Sasso, los lingotes serán convertidos en un revestimiento de plomo de 3 cm de grosor que cubrirá el cubo del detector CUORE. Antes de que los lingotes sean derretidos, las inscripciones en cada uno serán eliminadas y enviadas de regreso a Cagliari para su conservación. “Son registros, portan los nombres de varias firmas que extrajeron y comerciaron el plomo”, explica Donatella Salvi, una arqueóloga del museo de Cagliari.

Salvi dice que la partida de los lingotes ha sido “dolorosa”. Los que se entregaron al INFN son los peor conservados, pero aún tienen un valor histórico excepcional. Sin embargo, dice que está feliz con la colaboración porque los físicos han realizado importantes análisis sobre el plomo. Por ejemplo, el equipo de Fiorini ha ayudado a los arqueólogos a resolver un debate sobre la ruta del barco. Se había propuesto primero que este plomo podría venir de minas de Cerdeña, pero Salvi era escéptica. “Los romanos en ese tiempo preferian preservar las minas italianas, las cuales consideraban estratégicas, en lugar de eso extraían la mayoría del plomo de África del Norte, España e Inglaterra”, señala. Estudiando la particular mezcla de isótopos en el plomo – una huella de su origen – los físicos del INFN han confirmado que Salvi estaba en lo cierto. Los lingotes vienen de la Sierra de Cartagena, en el sur de España.


Autor: Nicola Nosengo
Fecha Original: 15 de abril de 2010
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