Piombo Romano

Il piombo è un materiale molto denso, per questo è usato come schermatura negli esperimenti di fisica in cui le misure possono essere disturbate dalle radiazioni ambientali. Più il piombo è vecchio e più è prezioso per gli esperimenti di fisica perché perde la sua radioattività naturale. Il piombo è radioattivo ovvero lo è un suo isotopo: il Piombo-210. Questo isotopo decade in modo tale che ogni 22 anni la sua quantità all’interno del piombo risulta dimezzata.

La radioattività del piombo

In esperimenti in cui si devono fare misure di altissima sensibilità, la radiazione ambientale costituisce un elemento di grande disturbo, da sopprimere il più possibile. Un modo efficace per farlo è circondare i rivelatori con uno schermo di un materiale assorbente molto denso, come il piombo. Ma quando la sensibilità dell’esperimento è estrema, c’è un altro problema… lo schermo stesso può essere considerato radioattivo (vedi Spettrometro alfa tra le schede Dobbio Decadimento Beta)! Il normale piombo infatti è costituito in parte da un suo isotopo radioattivo, il piombo-210. Questo isotopo ha un “tempo di dimezzamento” di 22 anni, cioè decade in modo tale che ogni 22 anni la sua quantità all’interno del piombo risulta dimezzata. Quindi più il piombo è vecchio e più è prezioso per gli esperimenti di fisica. Da questo punto di vista il piombo utilizzato per proteggere l’esperimento CUORE ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) dell’INFN ha un valore inestimabile, perché proviene dal relitto di una nave affondata più di duemila anni fa.

Da una nave romana ai LNGS

Il relitto di un’imbarcazione romana, una navis oneraria magna, fu scoperto alla fine degli anni ‘80 del Novecento vicino alle coste della Sardegna. La nave, affondata tra l’80 e il 50 a.C., proveniva dalla Spagna ed era probabilmente diretta a Roma con un carico di circa duemila lingotti di piombo da 33 kg l’uno, destinati all’uso edilizio e militare. Oltre all’età, questi lingotti hanno un ulteriore valore aggiunto. I romani infatti estraevano il piombo separandolo dall’argento, processo che permetteva di asportare anche gran parte dell’uranio presente, che è l’elemento da cui deriva il piombo-210 radioattivo. Circa 230 dei lingotti recuperati sono stati trasportati ai LNGS per essere utilizzati in esperimenti di fisica. Ognuno di questi lingotti recava sulla parte superiore il marchio degli antichi proprietari, iscrizioni di interesse archeologico che sono state asportate e consegnate per l’esposizione al Museo Archeologico Nazionale di Cagliari. Le analisi condotte ai LNGS hanno mostrato la straordinaria qualità di questo piombo, in cui la presenza di piombo-210 è inferiore di più di centomila volte rispetto a quella del piombo moderno. I lingotti sono stati fusi per ottenere i segmenti necessari per assemblare lo schermo dell’esperimento CUORE. Questo schermo, di sei centimetri di spessore, ha un peso di ben cinque tonnellate ed è raffreddato (vedi Sistema di refrigerazione tra le schede Doppio Decadimento Beta) alla temperatura di circa 4 K (quattro gradi sopra lo zero assoluto).