18 gennaio 2016

A roman shield for a particle detector, from Cagliari to Gran Sasso Laboratory

Ancient lead ingost, each weighing about 33 kilograms, come from a Roman shipwreck, the remains of a vessel that sank between 80 B.C. and 50 B.C. off the coast of Sardinia. What makes the ingots equally valuable to physicists is the fact that over the past 2,000 years their lead has almost completely lost its natural radioactivity. It is therefore the perfect material with which to shield the the CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events) detector, at the Gran Sasso laboratory (INFN). An effort to determine the Majorana/Dirac nature of the neutrino. Today, the last load of 30 lead ingots departed from Cagliari, destination Gran Sasso.

There were about a thousand ingots of 33 kg each extracted in a campaign of diving expeditions funded by INFN. Each of the lead ingots has a unique stamp that records some of its manufacturing history: the name of the Roman who cast it. These inscriptions are priceless archeological sources, and are being studied at the National Archaeological Museum in Cagliari, Sardinia.

Andrea Mameli, blog Linguaggio Macchina, 18 Jan. 2016

Un carico di 30 lingotti in partenza da Cagliari. Destinazione: Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS)

La collaborazione tra Archeologia e Fisica continua. Oggi partono gli ultimi 30 lingotti di piombo romano destinati ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) per l'esperimento CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events). Dove si cercherà di capire se Majorana aveva ragione.

Per Marco Minoja (Soprintendente archeologico Sardegna): «L'occasione è assolutamente straordinaria, connessa con la straordinarietà del rinvenimento archeologico e con la loro destinazione a beneficio della ricerca scientifica.. Sono lingotti di piombo rimasti per alcuni migliaia di anni sotto decine di metri di acqua, quindi in condizioni praticamente irripetibili. Per l'archeologia della Sardegna è un'eccellente occasione per completare un percorso di studio, di ricerca e di analisi che ha già fornito importanti risposte sull'industria del piombo in epoca romana. Non ci siamo limitati a prendere altri 30 lingotti ma abbiamo analizzato quali lingotti in base al marchio di fabbrica, le singole produzioni, le famiglie di produttori che hanno lavorato per le case imperiali. Si è aggiunta anche una serie di domande nuove e nuove ricerche. Abbiamo scelto i 30 più adatti. Una parte del materiale restante è esposta a Cabras. Nel museo di Cagliari si sta pensando di ampliare le sezioni di archeologia subacquea per una collocazione adeguata.»


Ettore Fiorini, ideatore del progetto Piombo romano per l'esperimento CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events) ha sottolineato lgli aspetti scientifici dell'operazione e del connubio Archeologia-Fisica: «Il piombo è un ottimo sistema di schermatura per gli esperimenti ma contiene il Piombo 210 che è radioattivo. Per fortuna la sua vita di dimezzamento è di 22 anni. Quindi il Piombo 210 contenuto in origine nei lingotti romani è scomparso completamente. Questa collaborazione è così bella che abbiamo firmato dei lavori insieme su riviste di fisica e di Archeologia Subacquea.»


Per Fernando Ferroni, presidente dell'INFN: «Quest'esperienza ci insegna che mondi apparentemente molto separati possano ricongiungersi e arricchirsi reciprocamente con una messa in comune delle conoscenze. Per un ente come l'INFN la curiosità è il primo motore e quindi è fondamentale saper accogliere le nuove idee e la presunzione di stimolare il resto del mondo. Il fatto di avere gruppi che si pongono questo come missione, intermedia o primaria, è un passo avanti notevolissimo e sostanzialmente è figlio di quest'esperienza. Dal 1990 a oggi nel campo dell'interazione con altre realtà della ricerca sono stati fatti enormi passi avanti. E questo perché i fisici hanno trovato delle persone dal lato dei Beni Culturali estremamente sensibili.»

L'esperimento CUORE è stato ideato per studiare le proprietà dei neutrini e, in particolare, un fenomeno estremamente raro, chiamato doppio decadimento beta senza emissione di neutrini. Questo processo non è mai stato osservato finora, e per riuscirci i fisici hanno bisogno di condizioni ambientali di estrema purezza, in particolare di bassissima radioattività. Nasce da qui l'idea - proposta da Ettore Fiorini, portata avanti dall'Università e dalla sezione INFN di Milano Bicocca, e la cui realizzazione è stata seguita in tutti i suoi passaggi dai LNGS - di dotare CUORE di uno speciale “scudo”, realizzato grazie alla fusione della parte inferiore dei lingotti di piombo. Il piombo, essendo un materiale molto denso e con alto numero atomico, è, infatti, ottimo per schermare dalle radiazioni. La nave romana
 fu rinvenuta nel 1989 da un sommozzatore dilettante, Antonello Atzori di Cagliari, al largo della costa di Oristano, davanti all’isola che oggi si chiama Mal di Ventre, a circa un miglio dalla riva. Si tratta di una navis oneraria magna, imbarcazione romana di 36 metri che tra l’80 e il 50 avanti Cristo  trasportava circa duemila lingotti di piombo. La nave proveniva dalla miniera di Sierra di Cartagena, nell’attuale Spagna, e probabilmente era diretta a Roma. Ogni lingotto di piombo pesa circa 33 kg (corrispondente a 100 libbra romane: il peso massimo trasportabile per legge da uno schiavo) è lungo 46 centimetri e alto 9. Del prezioso carico romano gli archeologi sono riusciti a ricostruire la provenienza: ogni lingotto di piombo riporta i marchi di fabbrica, come "Caius e Marcus Pontilieni, figli di Marcus", "Quintus Appius, figlio di Caius", e "Carulius Hispalius", famiglie di origine italiana che svolgevano attività mineraria in Spagna.

Andrea Mameli, blog Linguaggio Macchina, Cagliari 18 Gennaio 2016