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2017年，英国伦敦大学学院的物理学家查穆考·格哈（Chamkaur Ghag）收到了一名西班牙同行发来的电邮，其中有一个诱人的提议此前一年，普林斯顿大学的荣休教授弗兰克·卡拉普莱斯（Frank Calaprice）得知，新泽西外海有几艘400~500年前的西班牙沉船，船上装载的是一批铅块。
卡拉普莱斯得到了这批铅块中的几枚样品，将它们送到西班牙比利牛斯山深处的一间实验室去检测放射性——不出所料，测出的结果很低现在这批沉没的铅块正在出售，任何一间物理学实验室，只要肯出每千克20欧元的高价，就能把它们领走。
铅在世界各地都可以开采冶炼，但是这批在沉船里沉睡了千百年的古铅，却具有一种罕见的性质因为早已沉入深海，它们的天然放射性已经衰变到极低，早已不向外界发射粒子了对于粒子物理学家，这个性质有着极高的价值“就有点像是金粉。
”格哈说道
沉船里有古代宝藏，更有粒子物理学家梦寐以求的材料 | 图虫创意 粒子物理学家最头痛的事，放射性无处不在 说到放射性，别只想到用来制造原子弹的钚事实上，许多日常物品都带有不同程度的放射性，从陶瓷到玻璃，从金属到香蕉。
如果它们衰变时射出的粒子击中粒子物理实验探测器，就可能使科学家得到假阳性，成为科学发现之路上的陷阱即便是实验设备本身，因为是由各种金属制成，也会放出轻微的辐射要为探测器阻挡各种乱入的辐射，十几厘米厚的铅就能办到。
要阻挡不受欢迎的乱入粒子，最有效的办法之一就是用本身极少辐射的铅来围住它们这样的铅上哪里找？答案正是沉船有些铅已经在海里泡了将近两千年了粒子物理学实验的目的，是寻找构成宇宙的最基本材料暗物质就是其中之一，那是一种。
我们至今还未观测到、却宛如星系内部和星系之间的“粘合剂”的物质水下的古代铅块可以帮助人类解开宇宙的奥秘，但要获得它们并不容易，往往伴随着实践和伦理上的问题沉船里的铅块属于一类名为“低本底材料”（low-background material）。
的物质，它们本身的放射性很低到底怎样才算低本底材料，其实没有一个公认的标准但是根据某一次实验对本底辐射的敏感程度，就很容易确定材料需要达到什么辐射水平了天体物理学家艾伦·达菲（Alan Duffy）指出：“比如你要做一只盖革计数器，它总不能检测到一大堆自己的辐射。
”
红海，潜水员靠近建造于1940年、沉没于1941年的英国军舰SS Thistlegorm，当年的军舰都是低本底钢 | 图虫创意以钢为例，钢是一种能阻挡外来漫游粒子的优秀材料美国伊利诺伊州的费米实验室是个粒子物理和加速器实验室，在过去几十年中就用了好几吨钢材来屏蔽其实验装置。
这些钢材往往来自退役的军舰，其中许多都是在二战或朝鲜战争期间建造或者服役的，包括阿斯托里亚号、罗诺克号、黄蜂号、菲律宾海号和巴尔的摩号 为什么要用退役的军舰呢？这和时间有关1945年7月16日早晨5点29分，美国新墨西哥州的沙漠里，人类历史上第一次核弹爆炸。
原子时代的序幕就此拉开在那之后，每次核弹爆炸时升起的巨大火球，都会将一阵放射性尘埃洒到世界各处冷战期间，炼钢高炉吸入了这些放射性的空气污染物辐射随之注入了炼钢厂的最终产品，炼出的钢铁也就不适合用于许多物理学实验。
禁止核试验的公约签订后，世界上的人工放射性就开始慢慢衰减了，但这个世界的放射性依然很强，足以让放射性粒子潜入钢材内部低本底钢可以在密闭的环境中炼制，但成本往往很高，除此之外的最佳来源就是退役军舰了，只要它们是在新墨西哥州的核爆试验之前建造的就行。
这样的钢材不仅放射性极低，价格也便宜得多不过，虽然钢在各种粒子物理实验中都有出色表现，寻找暗物质的实验还是铅的天下。 寻找暗物质，需要放射性极低的铅
星系的内部，星系与星系之间，都被暗物质提供的引力所束缚 | 图虫创意暗物质占到宇宙总物质的83％，显然是值得研究的对象，问题是科学家目前还无法探测它们为了寻找这种难以捉摸的物质，科学家设计了各种实验，目的要么是直接探测暗物质，要么是利用其他粒子证明暗物质的存在。
这类实验许多都是在地下深处进行的，从加拿大安大略省的超低温暗物质搜索实验，到比利牛斯山坎夫兰克地下实验室中正在运行的探测器都是如此——由于深入地下，地表的辐射无法穿透进来，也就不会干扰探测器。
我国的锦屏极深地下暗物质实验室（CJPL），就位于四川锦屏山地下2400米深处｜清华大学工程物理系网站但因为极度敏感，那些探测器还是需要和周围的环境隔离开来每项暗物质实验能容忍的本底辐射都不同为了确定具体要求，常常需要制造一台虚拟探测器，以确定最好的阻挡材料是什么。
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格哈解释说，要预防中子这样的粒子意外击中探测器，有时一个水箱或是一些塑料就足够但有的实验需要阻挡伽马射线，这时就要用到铜或者铅了沉入海中的古代铅块是理想的材料，因为在千百年中，其中不稳定的铅-210同位素已经大部分衰变成了稳定的铅-206；还因为大海为它们阻挡了宇宙射线，不必担心宇宙射线激发出物质的放射性。
卡拉普莱斯曾参与设计了几个暗物质实验，正是因为上述原因，他才对那批新泽西海外的西班牙沉铅很感兴趣那批铅块还没有打捞上来，但围绕这类发现的买卖一贯很常见格哈表示，每过一阵，就会有某个地下实验室说：“现在有个机会能买到一大批古代铅，有谁想买吗？
”接下来，如果这批沉没的材料被成功回收、各方又有充分兴趣的话，它们就会被拍卖在欧洲周围水域，古罗马时代的沉船中常会发现低本底铅它们最初被铸造成硬币、建材或是武器，到了现代又被打捞起来卖掉，买家就包括粒子物理学家。
但现在有考古学家公开质疑：以科学的名义牺牲考古学宝藏，这种做法是否值得比如2010年，意大利的低温地下稀有事件观测站就曾买进数百个铅块用于实验，希望能以此解答长久以来的一个谜团：为什么在宇宙中占多数的是物质，而不是反物质？。
这些铅块来自撒丁岛海外的一艘罗马古船，它在大约2000年前沉没，具有很高的考古学价值其中的每一块铅上都镌刻了铭印，显示了它们的生产历史虽然从船上捞起的1000个铅块中，大多数都保持原样，送去了意大利卡利亚里的国家考古学博物馆研究，但也有270块被熔化后用于物理学实验。
古罗马铅锭上的铭印，可以追溯出这批铅锭的开采方与交易方 | INFN/Cagliari Archeological Superintendence2013年，还在伯明翰大学读考古研究生的埃莉娜·佩雷斯-阿尔瓦罗（Elena Perez-Alvaro）开始研究这个难题。
她的研究包含所有装载了大量低本底物质的珍贵水下沉船，它们许多都是记录人类历史的时间胶囊2001年的《保护水下文化遗产公约》旨在防止这些古船的残骸被搜刮干净但这份公约里有一个盲点：它只要求保护沉没的文化遗产不被商业开采，却没有表态是否可以为了科研用途而打捞它们。
2015年，在和费尔南多·冈萨雷斯-萨尔瓦（Fernando Gonzalez-Zalba）合写的一篇论文中，佩雷斯-阿尔瓦罗断定，还没有一种商业技术，能生产出科学家在暗物质实验中需要的那种铅因此从研究者的角度来说，打捞古铅是必要的。
不过也要根据具体案例开展谨慎的分析，以确定物理学家是真的需要铅，而无法用塑料或钢材代替
1988年，潜水员发现了古罗马沉船里的铅锭铅-210的半衰期是22年，这批铅锭从古罗马至今已经减半又减半了将近一百次，放射性几近于无| INFN/Cagliari Archeological Superintendence。
“在这方面必须制定规则，明确边界”佩雷斯-阿尔瓦罗强调，“这可不是你随便可以挖到的废金属”但到今天为止，还没有一家有权实施这类规范的机构担起这个责任将来即使出现一个框架， 指导古代铅和其他低本底物质的获取和使用，它也未必能规范它们的开采。
近年来，许多二战军舰的残骸正从马来西亚、印尼和新加坡的外海消失，被打捞潜水员非法拆解这些船只许多都是战争坟场，里面埋葬着数百具尸体可能某些潜水员正是在寻找低本底钢材买家或许不想要非法获取的低本底材料，但当他们收到这些材料时，也没办法确认它们的出处。
虽然从伦理上说，海底寻铅远不像掠夺战争坟场那样令人反感但是从具有重要文化意义的古代沉船上捞铅，这种行为也令人不好评价“我想物理学家们往往并不关心这个问题”格哈说道，“我们只当它们是普通的铅，我们更多关心的是价格。
”冈萨雷斯-萨尔瓦则表示，古罗马人每年生产8.8万吨铅，许多实验都只需动用其中很小的一部分他说，对于开采低本底材料引起的道德两难，科学家也越来越关注和在意了达菲说，粒子物理学家应该将文化遗产和他们材料的来源列为首要考虑对象。
但是他也强调，低本底材料“肯定会被当作”一种珍贵资源，不会被不加考虑地轻率滥用冈萨雷斯-萨尔瓦认为，真正的威胁或许来自飞速发展的微电子产业电脑和智能手机中的微芯片常常要用到低本底铅虽然微电子产业可以使用新生产的铅，但生产厂家还是常常选用古铅，因为它们的成本要低一个数量级。
“这才是最令我担心的应用，因为这是一种商业应用，不是以人类共同利益为目标的”他说 在经过深思熟虑之后，粒子物理学家还是能在道德和实用之间求得平衡的追踪神秘的暗物质仿佛西西弗斯推动大石头，在成功之前都像是一场无止境的徒劳追寻。
可是一旦我们找到暗物质，这样的发现将会彻底改变人类的未来到了那时，或许大多数人会同意一个观点——这样颠覆性的发现，值得用过去历史的一些断片去交换作者：Robin George Andrews翻译：红猪编辑：游识猷
编译来源：The Atlantic译文版权属于果壳，未经授权不得转载.如有需要请联系sns@guokr.com本文经授权转载自微信公众号：果壳 作者：Robin George Andrews转载内容仅代
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