Древнеримский свинец поможет российским ученым найти темную материю

МОСКВА, 21 июн – РИА Новости. Слитки свинца, найденные на одной из затонувших древнеримских триер, помогли ученым из России и Франции создать новую методику очищения этого металла от примесей урана и тория. Это поможет создать сверхкачественные свинцовые щиты для ускорителей частиц и ядерных реакторов, пишут ученые в журнале Talanta.

«

"Это может показаться удивительным, но материалы, произведенные древними римлянами, сейчас стали сильно востребованными в самых передовых научных исследованиях. Древний свинец, добытый более полутора тысяч лет назад в шахтах Испании и Англии, оказался идеальным материалом для поисков темной материи, замеров массы нейтрино и раскрытия других тайн Вселенной", — отмечают ученые.

Древний Рим, как часто его критикуют многие искусствоведы и историки науки, не оставил за собой столь же богатое культурное наследие, как Древняя Греция, но зато древние римляне преуспели в практических дисциплинах – в правоведении, и в архитектуре и строительстве. Древнеримские дороги, водопроводы, Пантеон и другие соборы и архитектурные сооружения простояли многие тысячи лет и используются до сих пор.

Недавно химики и физики начали активно интересоваться теми материалами, которые древние римляне и прочие античные народы использовали в строительстве, искусстве и обыденной жизни. К примеру, недавно им удалось раскрыть секретный рецепт древнеримского бетона, неуязвимого для действия морской воды, а также раскрыть тайные серебряные шахты Карфагена, анализируя изотопный состав монет времен поздней Республики.

Петр Федотов и его коллеги из НИТУ МИСиС, а также ученые из Франции, неожиданно нашли новое применение для одного из самых неприглядных и "дешевых" древнеримских артефактов – свинцовых слитков, одного из главных "стройматериалов" Республики, проверяя недавно созданную методику изотопного анализа.

Свинец, как объясняют физики, сегодня широко применяется в качестве изолирующего материала при постройке ускорителей и детекторов частиц, а также ядерных реакторов. Для производства обшивки подобных установок необходим очень чистый свинец, не содержащий в себе больших количеств урана, тория, а также свинца-210, нестабильного изотопа этого металла, распадающегося в полоний, висмут и целый ряд других нестабильных атомов.

Как показали первые же опыты, полностью удалить эти вещества из свинца фактически невозможно, что также затрудняет оценку их доли в образцах металла из разных шахт и литейных предприятий. Это делает производство свинцовых экранов для физических установок и энергостанций крайне дорогим, долгим и тяжелым процессом.

Древнеримский свинец, пролежавший на дне моря несколько сотен лет, выгодно отличается в этом отношении от современного металла, так как большая часть радиоактивных примесей в нем уже успела остаться или была вымыта водами мирового океана.

Физики достаточно давно думают о его применении в научных целях, что часто вызывает бури протестов у археологов. Этому мешало то, что они не знали, как много урана и тория присутствует в "античном" металле.

© Фото : НИТУ МИСиС

Фрагмент свинцового слитка, найденного в остове древнеримского корабля у берегов Франции

Федотов и его команда провели первые замеры такого рода, изучая образцы свинца, найденного в остове древнеримского корабля, затонувшего у северо-западных берегов Франции примерно 1500 лет назад.

Для измерения их изотопного состава ученые растворили этот металл в специальной смеси из азотной кислоты, хлороформа и некоторых других органических соединений. Свойства этих жидкостей были подобраны таким образом, что они не смешивались и при этом по-разному взаимодействовали со свинцом, ураном и торием.

Как показали предварительные опыты на современных образцах свинца, эта методика позволяет извлечь фактически весь торий и уран из металла и точно измерить их концентрации. К большому удивлению физиков, в древнеримских артефактах ни того, ни другого радиоактивного элемента фактически не было – их методика не зафиксировала даже 0,0000000001% доли тория и урана в свинце со дна моря.

Это позволяет не только использовать подобные артефакты для создания высококачественных защитных экранов для детекторов темной материи, ускорителей частиц или ядерных реакторов, но и применять их в качестве эталона для замера долей примесей в "современном" свинце.

Вдобавок, теперь российские физики и их зарубежные коллеги могут производить сверхчистый свинец, используя ту же самую методику, отделяя его от урана и тория при помощи кислоты и затем восстанавливая металл. Подобный процесс тоже будет достаточно дорогим и трудоемким, однако в данном случае ученые будут уверены в качестве конечного продукта, чего раньше не удавалось добиться, заключает Федотов.