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Sobre el uso de plomo romano en Física

Área: Política científica — Domingo, 22 de diciembre de 2013

Algunos arqueólogos discuten si el uso de plomo romano en ciertos experimentos de Física merece la pena.

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A veces los intereses de dos ciencias colisionan entre sí y no necesariamente debido a la lucha por hacerse con un mayor cacho de unos presupuestos menguantes. El ejemplo que vamos ahora a relatar permite además repasar algunos conceptos básicos de Física.
Algunos experimentos que se realizan en la actualidad tratan de encontrar las supuestas esquivas partículas que componen la materia oscura del Universo, que es uno de los grandes misterios de la ciencia moderna. Estas partículas casi no interaccionan con la materia ordinaria de la que están hechos nuestros instrumentos de medida, así que la probabilidad de que se dé el evento de la detección de estas partículas es muy reducida. Pero el entorno que nos rodea es mucho más activo de lo que parece a simple vista. El yeso de nuestras paredes es radiactivo (potasio-40), así como el granito del subsuelo (radón). Encima, los rayos cósmicos producen una lluvia de partículas sobre nosotros (casi todos muones). Discernir un evento interesante de una partícula WIMP entre tanto ruido es imposible.
Por esta razón los experimentos de este tipo deben estar apantallados de toda esta actividad. Así que se llevan a minas profundas en donde no llegan los productos de los rayos cósmicos y en donde las rocas del entorno sean lo menos radiactivas posible. Pero siempre queda algo de radiactividad.
A uno se le puede ocurrir rodear con plomo el experimento para así parar la entrada de partículas radiactivas, pero hay un problema. Si vamos a la mina y extraemos mineral de plomo podemos comprobar que es radiactivo y así será el metal de plomo obtenido. Esto se debe a que contiene pequeñas cantidades de uranio-235 que decae en el tiempo a plomo-210 que también es radiactivo. Se puede purificar el plomo hasta eliminar casi todo el uranio (al fin y al cabo tienen propiedades químicas distintas), pero no se puede eliminar el isótopo de plomo de peso atómico 210 al tener las mismas propiedades químicas que el plomo no radiactivo.
El plomo-210 tiene una vida media de 22 años, por lo que cae a la mitad en ese tiempo. En 2200 años se habrá reducido la cantidad de este isótopo a la mitad 100 veces, por lo que la cantidad final de este isótopo será (1/2)100 veces la inicial. ¿Hay esta clase de plomo en algún lugar del mundo? Pues resulta que sí.
A los romanos les gustaba usar este metal por su ductibilidad y bajo punto de fusión, con él hacían tuberías y otros utensilios como monedas o proyectiles para sus tirachinas. Debido a que además el plomo es neurotóxico los romanos padecían algunos problemas debido a su abuso. Los romanos, que eran buenos ingenieros, eran pésimos científicos así que no se dieron cuenta de este problema.
El caso es que el plomo romano, procesado por humanos hace 2000 años, ha perdido casi todo el plomo-210 y es mil veces menos radiactivo que el plomo comercial que podamos sacar de la mina en la actualidad, lo que le hace muy apetitoso para los físicos que buscan partículas de materia oscura.
Los romanos transportaban lingotes de este metal en sus barcos y de vez en cuando alguno se hundía, así que se pueden encontrar lingotes en algunos de estos pecios. Entonces, si se funden algunos de estos lingotes el plomo resultante puede usarse como pantalla contra la radiación en este tipo de experimentos.
Así por ejemplo, este plomo se usa en el experimento CDMS (Cryogenic Dark Matter Search) que busca materia oscura en una mina de Minnesota, o en CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events) en Gran Sasso (Italia), que busca decaimientos doble beta sin neutrinos, fenómeno que explicaría la asimetría entre materia y antimateria. En este proceso un núcleo atómico emitiría dos electrones y ningún neutrino, cuando en el proceso estándar doble beta se emiten dos neutrinos además de los dos electrones. En CUORE se trata de observar este evento (nunca visto antes) en 750 kilogramos de dióxido de telurio.
Para este último caso se usaron 4 toneladas de plomo procedentes de un museo de Cagliari (Italia). Los lingotes, de cerca de 33 kilos cada uno, eran del año 80 y 50 antes de nuestra era y ya habían sido estudiados por los arqueólogos. Esto se hizo en virtud de un acuerdo de 1991. En 1988 un buceador descubrió un pecio romano a 28 metros de profundidad cerca de la costa de Cerdeña a poco más de dos kilómetros de Oristano. El descubrimiento salió en los medios y llamó la atención de los físicos. La nave llevaba 1000 lingotes, es decir, unas 33 toneladas de plomo.

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Como la superintendencia de Arquelogía local no tenía fondos para recuperar el cargamento, se llegó a un acuerdo con el Instituto de la Física Nuclear de Italia (INFN) para que sufragara con unos 200.000 dólares el rescate de la carga a cambio de una parte de los lingotes una vez fueran estudiados. Algunos de los lingotes se usaron en los noventa y los de CUORE en 2010. En todos los casos se usaron los lingotes peor conservados y se separaron las inscripciones para enviarlas al museo antes de fundirlos.
Los romanos preferían explotar las minas de las regiones alejadas de su imperio antes de explotar las de la península itálica por razones estratégicas. El análisis isotópico suele revelar el origen de los materiales. En este caso el análisis realizado por el INFN reveló que el plomo de este cargamento en concreto procedía de la sierra de Cartagena (en la actual España).
Lo malo es que a los arqueólogos les sigue sin gustar esta idea y alguno ubicado en el Reino Unido ha puesto el grito en el cielo. Según ellos estos lingotes son fuente de información sobre el pasado y se preguntan sobre si estos experimentos son lo suficientemente importantes como para sacrificar este plomo.
Los físicos se defienden argumentando que estos experimentos tratan de resolver propiedades fundamentales del Universo y saber qué somos y de dónde venimos, como sostiene M. Fernando Gonzalez-Zalba (University of Cambridge). Según él sí merece la pena usar plomo romano.
El plomo romano se obtiene a veces de pecios que son explotados por compañías privadas, que lo recuperan y funden en lingotes estándar antes de venderlo a los clientes, muchos de los cuales son físicos.
Tampoco es un recurso abundante de todos modos. Aunque también hay plomo griego, que es incluso anterior, es aún más escaso.
La ventaja es que se extrae plomo del mar Mediterráneo, mar que cada vez está más contaminado. Aunque este contaminante está ahora más presente debido a la actividad humana reciente, retirar una fuente de metal tóxico, por pequeña que sea, siempre es positivo.
Según Blas Cabrera (Stanford University) nadie desea destruir artefactos antiguos innecesariamente, pero ese plomo es lo mejor que hay para aislar de la radiación esos experimentos.
No hace falta decir que el plomo romano así obtenido puede volverse a usar en otros experimentos, así que es 100% reciclable.
Pero si se “procesan” demasiados de estos lingotes los arqueólogos temen que se pierda información valiosa sobre tecnología antigua, sobre el sistema de transporte de mercancías por barco, comercio, etc. Conservando los lingotes romanos tal cual, sobre todo en sus pecios, se pueden saber cosas sobre la tecnología, industria y cultura de los antiguos romanos. Quizás ahora no se pueda extraer toda la información que contienen, pero en el futuro sería posible saber más con nueva tecnología.
La convención de la UNESCO de 2011 sobre la protección de patrimonio arqueológico submarino prohíbe la explotación comercial de los pecios históricos y los artefactos que contienen, pero no está claro si esto se aplica a la Física. Al fin y al cabo, en este caso el objetivo es el conocimiento y no el enriquecimiento económico.
Quizás se necesite un debate serio sobre el asunto, un análisis más profundo y una regulación más clara acerca de todo esto. Son necesarias nuevas guías por parte de la UNESCO para así proteger a la comunidad científica, arqueólogos incluidos. Parece que todas las partes buscan un compromiso al respecto.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=4296

Fuentes y referencias:
Noticia en Scientific American.
Artículo en Rosetta (pdf).
Tratado de la UNESCO (pdf).
Fotos: INFN/Cagliari Archeological Superintendence.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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3 Comentarios

  1. tomás:

    Me parece un falso problema. Pueden hacerse varias cosas -algunas parece que ya se hacen- para prácticamente anular la pérdida de información por el uso en la ciencia de ese plomo. Desde luego proporcionar las inscripciones a los arqueólogos, por supuesto unas cuantas muestras de cada cargamento, además de que pase antes por las manos de esos arqueólogos para que hagan un estudio exhaustivo y puedan entregar aquello que ya no les es necesario una vez extraídas sus conclusiones. Si luego se les ocurre alguna nueva técnica o pregunta, pueden recurrir a las muestras. Aunque sea caro, también pueden vaciarse algunos lingotes y rellenarlos con algo de la misma densidad y sin propiedades extra, En fin que es posible llegar a acuerdos.
    En cierto modo, ¿no son arqueología y varias otras ciencias partícipes de la trascendente pregunta “de donde venimos”? Es un problema compartido sin solución final y absoluta, como todo en ciencia.
    Dice E. O. Wilson, el mirmicólogo o mirmecólogo, -especialidad de la entomología que la RAE ignora y por tanto no “fija” su correcta expresión- que Gauguin escribió: “D´où Venons Nous/ Que Sommes Nous/ Oú Allons Nous” en su principal cuadro tahitiano. Y dice que el cuadro es una pregunta, como las palabras. Yo creo que no. Pienso que es la respuesta a esas palabras en su cultura poética y pictórica-realista simultáneamente: venimos del vientre materno, somos seres efímeros conscientes de ello y nuestro destino es la madre Tierra en la nada mental.
    A todos deseo feliz noche familiar, no siempre conseguida.

  2. lluís:

    Si el debate está entre “resolver propiedades fundamentales del Universo y saber qué somos y de dónde venimos” y ” la pérdida de información sobre tecnología antigua, sistemas de transporte de mercancías por barco, comercio, etc.” no tengo ninguna duda en ponerme del lado de los físicos, en el supuesto de que no se llegue a ningún compromiso o en el compromiso salgan perjudicadas las investigaciones de los físicos.

  3. tomás:

    Querido amigo “lluís”: Por segunda vez me dirijo a ti hoy, lo cual es agradable. Estoy seguro que un arqueólogo pensará exactamente lo contrario que tú y que a un montón de gente solo les importa su entorno próximo por lo que les tiene sin cuidado la investigación del espacio lejano y lo cómo transportaban los romanos. Es mucho más importante lo que dice la revista “tal” sobre la prima del guardaespaldas cachas de una famosa. La realidad, en algunos casos, nos decepciona sobre nuestras menguadas capacidades mentales.
    Otro abrazo.

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