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张绍刚,物理学家用沉船里的铅观测暗物质 微电子制造商想用它做芯片-雷火电竞安卓app

admin 雷火电竞app 2020-01-23 186 0

原标题:物理学家用沉船里的铅观测暗物质 微电子制作商想用它做芯片

   2017年,伦敦大学学院的物理学家尚卡·加格,收到西班牙同行的来信,问他对沉船有没有爱好。这艘西班牙沉船四五百年前由西班牙到美洲,在今新泽西州邻近淹没,船上有很多铅制货品。这些铅能够用每公斤20欧元(约合155元人民币)的价格卖给想要的试验室。

  除了考古学家和寻宝者,物理学家也盯上了古代沉船?铅的价格每公斤一二十元人民币,沉船上的铅为什么卖这么贵?由于这些来自古沉船的铅,有一种意想不到的用处:观测暗物质。

  暗物质是理论上提出的或许存在于世界中的一种不可见的物质,它或许是世界物质的首要组成部分。美国国家研讨委员会2002年一份陈述列出了21世纪要回答的11个科学问题,“什么是暗物质”研讨排榜首。

  古代沉船上的铅,锻炼时刻早;海洋阻挡了世界射线,成为它们的天然屏障。所以,这种低辐射的物品,成了暗物质勘探器的绝佳资料。

  它为什么会被科学家追捧?

  不只是钚元素等放射性物质,咱们身边的日常物品,例如陶瓷、玻璃金属乃至是香蕉,都有必定的放射性。这些日常物品的辐射对人体健康不会形成要挟,可是对精细的分子物理学试验来说是丧命的——这些日常物品的衰落,所释放出的分子,假如在试验中不小心“碰击”到勘探器,那么便是在给科学家“挖坑”。

  分子物理学是企图了解世界根本构成的学科,其间包含暗物质。科学家信任,这种仍未被观测到的神秘物质,或许在整个世界中占到83%的份额。暗物质就像胶水相同,维持着星系之间的联络。

  一块几英寸(1英寸约2.54厘米)长的铅板,就能防止勘探器遭到反常辐射的搅扰。而打造这种“防护罩”自身的最佳资料,便是自身简直没有辐射的铅块。这种铅块能够在关闭环境下打造,但比较古代沉船上的现制品,本钱太高了。

  由此,沉船上的铅,成了受分子物理学家追捧的明星资料。

  防鱼雷的战舰钢盾成了防辐射的阻隔设备

  制作分子物理学试验的勘探器,为什么古代铅能够,现代锻炼的金属不可?

  这儿不得不说到一个概念:低布景资料。

  1945年7月16日早晨5时29分,“蘑菇云”在美国新墨西哥州沙漠上空升起,人类步入了“原子时代”。尔后熔炼的金属,由于大气中放射性物质的存在,导致其自身也存在必定的放射性。这些金属对人体健康没有损害,但不适合在分子物理学试验中运用。

  关于低布景资料的认定标准,科学界没有一致答案。不过,依据试验的灵敏程度,科学家一般很清楚需求用到什么样的资料。

  “假如你制作了一台盖格计数器(一种用于勘探电离辐射的计数设备),这台计数器必定不能首要勘探到自己身上的辐射。”澳大利亚斯威本科技大学天体物理学家艾伦·达菲说。

  以钢铁为例,美国闻名的分子物理试验室——费米试验室,在曩昔几十年里运用了很多钢铁来制作防护阻隔设备。这些钢板一般是抛弃二战军舰吃水线周围的钢盾,用于防护鱼雷突击。它们很厚,能在交兵时幸存下来,并且都是在榜首颗原子弹爆破前锻炼的。

  上天入地只为窥视暗物质真容

  为勘探暗物质,全世界科学家制作了勘探器。加拿大正在规划制作的超级CDMS SNOLAB地下试验室,欧洲科学家正经过比利牛斯山脉的坎夫兰克地下试验室研讨暗物质。我国曾发射暗物质勘探卫星“悟空”,已在轨运转挨近4年。本年7月20日,四川锦屏地下试验室正式发动新阶段建造,“极深地下极低辐射本底前沿物理试验设备”项目正式进驻地下2400米深处,开端设备试验设备。

  这些勘探器上天入地,远离人世,但仍然需求一些金属屏蔽来自周围环境的剩余辐射。打造这些屏蔽设备前,科学家一般会制作一台虚拟勘探器,来看看哪种资料最合适。分子物理学家们发现,在勘探器周围安置水箱和塑料,能够防止勘探器捕捉到中子。而抵挡伽马射线的最佳资料是铜和铅。

  铅不会像铜那样容易氧化生锈;在海底静置数百年后,不安稳的铅-210现已衰变为安稳的铅-206;世界中的弱小射线能“重启”金属自身的辐射,而海水成为了一道屏障,阻断了来自世界的弱小射线。这些理由都让古代沉船上的铅,成为包裹暗物质勘探器的最佳屏蔽资料。

  考古学家很疼爱: 以科学为名拿文物“献祭”?

  在欧洲邻近海域,低布景铅很有或许是古罗马时期的文物。这些铅或许是硬币、建筑资料、武器,被打捞后一般最感爱好的是考古学家。但现在,分子物理学家们也想插一脚。

  从2010年起,意大利低温稀有事情地下观测所下手了数百个铅块。该试验室企图揭秘,为何是物质,而非反物质构成了咱们的世界。考古学家从撒丁岛邻近海域中一艘古罗马沉船上寻获了上千个铅块。这些金属距今大约2000年。其间大部分都保存在意大利卡利亚里的国家考古博物馆中,但有270个铅块分给了分子物理学家。

  一些考古学家不由要问,以科学为名,拿这些古罗马文物“献祭”是否值得。2013年,其时仍在英国伯明翰大学就读考古学博士专业的艾伦娜·皮雷兹-阿尔瓦罗,以此为题来研讨。她研讨的目标便是低布景铅。联合国教科文安排在2001年曾经过《维护水下文明遗产条约》。条约明令禁止打捞古代沉船用于商业意图。但阿尔瓦罗以为,这份条约有个盲点:假如是出于科学意图呢?

  2015年,她宣布一篇论文说,商业层面的技能无法打造出试验需求的低布景铅。阿尔瓦罗由此以为,出于科研意图打捞古代沉船是可行的,但相关部分有必要严厉检查每一项请求。假如试验中可用钢铁或是塑料替代,那么试验室就应该优先运用其他资料,而不是沉船上的文物。

  阿尔瓦罗结业后,成为英国一家文物维护安排的负责人。依据她的说法,没有一家研讨机构对低布景资料做出约束。

  芯片制作商也争着要

  近年来,越来越多的二战沉船,从马来西亚、印度尼西亚、新加坡邻近海域消失。它们遭到打捞者的不合法崩溃。其间一部分的打捞者,便是冲着低布景资料去的。从战船坟墓“废物利用”还能说得曩昔,要是悄悄打捞古罗马时期的沉船,那可便是盗取文物了。

  试验室当然不愿意买到有品德争议的物件,可当资料出现在研讨人员面前,他们简直无法承认其来历。伦敦大学学院物理学家加格说,“资料摆在那里,咱们更关怀的是它要花费多少钱。”

  日立-剑桥试验室的物理学家冈萨雷斯·扎尔巴以为,古罗马时期出产了很多的铅,但试验中只用掉了很小一部分。真实对文物构成要挟的,或许是欣欣向荣的微电子职业——每台电脑、手机里都有的芯片,都会用到低布景铅。

  制作商能够运用现代锻炼的金属铅,但他们更偏心沉船上打捞来的低布景铅。“这让我十分忧虑,由于它是商业行为,”扎尔巴说,“这不是能让人类整体获益的行为。”

(责任编辑:DF515)

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