Il mio CUORE di piombo

Benvolguts amics. Fa tota la pinta que Abulafia es troba a les portes de la mort, que finalment ha trencat el porquet per arreplegar les dues tristes monedes que custodiava i pagar el barquer de la llacuna, que l'ha de portar al seu lloc de descans definitiu, el llegendari cementiri de blogs.

Però no. Encara que en Frij hagi abandonat la civilització i s'hagi perdut per la selva de Mèxic i servidor treballi tot el dia davant de l'ordinador i li estigui agafant mania Abulafia resistirà. Oi tant que si! (Sentiu com sonen les trompetes? Veieu com es mouen les cortines? Percebeu la piloerecció massiva? No podeu resistir-vos a envair alguna cosa? Tranquils, són els efectes de la pura èpica. Si nois. Hem tornat.).

En aquest post no parlaré del nou australopitec, però li enviem una cordial salutació de totes maneres, perquè tot i que trobo molt bé que la blogosfera sigui redundant, és un conyàs ser l´últim. I no serà per temes. Així que aquest post va dedicat al comerç romà del plom, i com aquest es relaciona amb l'estudi dels neutrins i de la matèria fosca de l'univers. Que tampoc és moc de gall d'indi.

Quan mires al cel per la nit ja fa l'efecte que la gran majoria del què abasta la vista és ben fosc. I és una bona metàfora del què sabem dels elements constituents de l'univers. L'estudi del satèl·lit WMAP sobre el fons cosmic de microones, que bàsicament són els fotons que primer van poder escapar-se de la sopa superdensa primordial de quan l'univers tenia només 400.000 anys, va fer sorgir unes quantes implicacions importants: Que l'univers és plà, que la seva densitat és de 9,9x10(-30)g/cm3 (per entendre'ns és com dir 5,9 protons per cada metre cúbic), i que en aquesta densitat trobem: un 4% d'àtoms normals i corrents (protons, neutrons i electrons. Matèria bariònica, que es diu), un 23% de matèria fosca freda i un 73% d'energia fosca.

És a dir, que a hores d'ara un 96% de l'univers està constituït de coses fosques, o sigui, ni repajolera idea.

Aquest escandalós 73% d'energia fosca s'ha de tractar, si les lleis que tenim fins ara funcionen com deu mana, d'alguna classe d'energia estranya o propietat del buit que tingui una gran pressió negativa. És el que es necessita per explicar l'expansió accelerada que pateix el nostre univers.

La matèria fosca és un altre rotllo completament diferent. Es dedueix des de fa temps a partir de coses que no quadren. Per exemple, els braços de les galàxies necessiten molta més massa de la que s'observa per poder girar a la velocitat a la que ho fan. En general, la massa que els astrònoms calculen per les galàxies és 10 vegades més gran que la massa que es pot associar mirant les estrelles, gas i pols d'aquestes. Hi ha d'haver alguna cosa més, que no es detecta.

Avui en dia es proposen diferents possibilitats per explicar aquesta matèria fosca: les nanes marrons i altres MACHO's (si, vol dir: Massive Compact Halo Objects, i estan fetes de matèria bariònica de tota la vida). Forats negres supermassius i noves formes de matèria. Aquestes noves formes són les que han d'anar apareixent en els supercolisionadors de partícules. En general es busquen el que genèricament s'anomenen WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) o matèria no-bariònica. És matèria que al no interactuar gairebé gens amb la matèria ordinària, doncs com que passa desapercebuda.

Un dels WIMPs que es va proposar com a candidat és el neutrí. Aquests particuleta amb més de 10.000 vegades menys massa que l'electró, que ja és dir, viatja a velocitats properes a la de la llum. És per tant el que s'anomena una partícula relativista, o també matèria calenta. Tot i que continua sent un candidat per matèria fosca, ara per ara la seva principal avantatge és que existeix, mentre que altres candidats millors han de ser demostrats encara. Però per altra banda, es considera que el neutrí, per ser matèria calenta té una massa tan ínfima que no pot explicar la ingent quantitat de matèria fosca que hi ha d'haver a l'univers.

L'estudi d'aquestes partícules és al·lucinant. Com detectes una partícula que és capaç de travessar la matèria com si res? Es diu que es necessita una planxa de plom d'un any llum d'espessor per parar la meitat de neutrins d'un feix.

Els neutrins que ens poden travessar diàriament provenen de diferents fonts: el sol (a partir de les desintegracions que es produeixen al seu nucli), supernoves, la radiació còsmica de microones (els neutrins es van poder posar a viatjar des del primer segon de l'univers, a diferència dels fotons, que van haver d'esperar 400.000 anys per poder escapar de la sopa super densa de les primeres etapes de formació). I també fons humanes, centrals nuclears i acceleradors de partícules. I per últim, la pròpia Terra té les seves desintegracions d'isòtops radioactius que produeixen neutrins.

Detectar aquesta classe de partícules esquives és l'objectiu dels experiments que es realitzen a la muntanya de Gran Sasso, a Itàlia. Al seu interior, el Laboratori Nazionali del Gran Sasso ha muntat famosos i costosos experiments per detectar elements de matèria fosca. La idea és que aïllat sota terra es col·loquen determinats elements (xenó líquid, iodur de sodi, aigua pesada i d'altres) depenent del tipus de detector que en quan ve un neutrí a tota llet i de miracle es troba un nucli atòmic de l'element del detector aquest al ser desplaçat xoca contra electrons dels àtoms del voltant i crea ions excitats. Aquest tornen a captar un electró i en alguns materials com el xenó el procés emet fotons, senyal que es pot amplificar i finalment detectar.

Per aconseguir estudiar els neutrins que venen del sol per exemple, o d'una supernova, has de poder preservar el detector dels neutrins que venen de la radiació de la pròpia Terra o dels rajos còsmics. El primer objectiu es minimitza revestint el detector de plom. I el segon, enterrant el detector a molts metres sota terra. Però encara hi ha un petit problema, i aquest es troba en el propi plom que s'utilitza de revestiment. El plom té el seu propi isòtop radioactiu , el plom 210, que pot esconyar tota la història. Afortunadament aquest té un període de semidesintegració de 22,3 anys. També hi ha el plom 214 que podria interferir, però té un període només de 26,8 minuts.

Per tant, el problema de la gent del Gran Sasso va ser trobar suficient plom i suficientment antic, com perquè hagués ja deixat de ser radioactiu.

En algun moment o altre dins del primer segle adC, una nau romana es va enfonsar davant de l'illa del Mal de Ventre, a prop d'Oristano, Serdenya. No se sap si van ser pirates, conducció temerària o un incendi, però si se sap que ve deixar el fons marí completament cobert de lingots de plom. En època romana el plom feia servei en revestiments de cases, tubs d'aigua o encunyació de monedes. Se'n van recuperar 999 lingots de 33 kilos cada un, i presenten el nom del productor gravat al damunt. Hi posa SOC M C PONTILIENORUM MF, és a dir Soc(ietas) M(arci) C(aius) Pontilienorum M(arci) F(iliorum). Aquí es pot veure part dels lingots recuperats que tenen exposats al museo civico de Cabras, prop d'Oristano, que val la pena visitar.

Així és com la tràgica desgràcia naval d'un comerciant de plom romà ha acabat propiciant 2000 anys després l'acord entre la Soprintendenza archeologica di Cagliari e Oristano i l'Instituto Nazionale di Fisica Nucleare per tal que aquest últims utilitzin part del plom per fabricar un revestiment aïllant de plom no radiactiu pel seu nou experiment CUORE, que es dedicarà a detectar neutrins i tota aquella matèria fosca que la fortuna derivi cap allà. Vegeu-ne la pàgina web per més detalls.

Referències:

- David B. Cline. La Búsqueda de la Materia Oscura. Invest. y Cienc. Mayo 2003.

- Univers Cosmology. NASA. (Molt recomanable).

- Model estàndard i les seves partícules.

Dodger