Příběh o tom, jak římský náklad ztracený před dvěma tisíci lety poskytuje představu o používání olova v antice.

Spolupráce archeologů a fyziků v souvislosti s tímto jedinečným objevem vyvolává nové otázky o použití těchto materiálů v moderním výzkumu. Proč tvrdí, že tento objev podtrhuje souvislost mezi historií a vědou? V samém srdci Středozemního moře, nedaleko ostrova Sardinie, zůstával potopený loď starší než dva tisíce let skrytý pod vodou až do roku 1988, kdy byl objeven. Na palubě lodi se nacházel jedinečný poklad: náklad stovek kilogramů olověných ingotů, které Římská říše vytěžila na Pyrenejském poloostrově v období od roku 50 do 80 před naším letopočtem.

Tyto ingoty, které byly pravděpodobně určeny pro infrastrukturní projekty v Římě, ať už pro stavbu akvaduktů nebo výrobu střeliva, nikdy nedorazily na místo určení, protože loď se potopila během bouře a klesla do hlubin. Skutečný význam tohoto objevu však nespočívá pouze v jeho historické a archeologické hodnotě. Desítky let po svém objevení upoutal náklad pozornost vědecké obce, zejména italského fyzika Ettore Fioriniho z Italského národního institutu jaderné fyziky (INFN), který v těchto starověkých ingotech viděl důležitý nástroj k vyřešení jedné z největších záhad moderní fyziky: objevení temné hmoty na Zemi .

Po desetiletích strávených na dně Středozemního moře získaly zachráněné ingoty druhý život a staly se ideálním štítem pro citlivé experimenty v INFN a podzemní laboratoři Gran Sasso. Souvislost mezi toxickým kovem starověku a výzkumem subatomárních částic spočívá v jedinečných vlastnostech římského olova. Olovo se tradičně používá ve vědeckých laboratořích k ochraně a izolaci experimentů od okolního záření díky své vysoké hustotě. Taková izolace je kriticky důležitá pro zabránění vnějšímu rušení při citlivých měřeních částic. Moderní olovo však navzdory své účinnosti obsahuje stopy olova-210 – radioaktivního izotopu, který může vytvářet šum na pozadí a ztěžovat detekci neviditelných signálů, například signálů vznikajících při interakci temné hmoty.

Římský olovo , které bylo po dvě tisíciletí ponořeno pod vodou, mělo jednu výhodu: veškerá zbytková radioaktivita tohoto izotopu zmizela . To z něj činilo výjimečný materiál, nenahraditelný ani ve srovnání s nejčistším olovem těženým v poslední době. Takto by ingoty získané z potopené lodi mohly zajistit bezkonkurenční ochranu detekčních komor a zabránit vlivu jakýchkoli radioaktivních částic na výsledky experimentů. Fioriniho návrh však vyvolal spory mezi fyziky a archeology. Na jedné straně byl vědecký zájem o využití olova pro pokročilý výzkum, na druhé straně nutnost zachovat historické objekty nedotčené pro potomky a pro studium minulosti. Každý ingot měl latinskou pečeť, jakýsi průkaz totožnosti, který potvrzoval jeho původ a dodával mu neocenitelnou historickou hodnotu.

Dohoda byla dosažena díky ujednání mezi INFN (Italským národním institutem lesnictví) a archeology odpovědnými za objev . Italský institut měl poskytnout finanční prostředky a materiálně-technickou podporu pro vyzvednutí potopené lodi a na oplátku si ponechat olovo pod podmínkou, že každý ingot bude pečlivě zdokumentován a prozkoumán na molekulární úrovni za účelem zjištění znečištění a přesného určení jeho původu. V této souvislosti doktor Paolo Gorla , fyzik z INFN, sdělil ABC News Australia, že Fiorini a jeho tým „neignorovali historickou hodnotu, a proto dosáhli dohody s archeology: s finanční podporou INFN pomohou vyzvednout potopenou loď, ale olovo si ponechají“. Archeologové nakonec souhlasili pod podmínkou, že „každý ingot bude pečlivě zdokumentován“.

Použití římského olova získaného z místa ztroskotání lodi umožnilo dosáhnout bezprecedentního úspěchu v objevování částic a otevřelo novou éru pro italské fyziky a archeology. Gorla řekl ABC News Australia: „Je překvapivé, že společnosti těžící olovo v tomto dole umisťovaly své logo na horní část cihel,“ a zdůraznil, že součástí dohody bylo zkoumání každého ingotu na molekulární úrovni za účelem identifikace příměsí, které by pomohly identifikovat ložisko: „Bylo to jakési osvědčení totožnosti. Pomohlo to odborníkům na kulturní dědictví zjistit, ze které šachty ve Španělsku byl tento olovo vytěženo.“ Tato dohoda přispěla k pokroku v obou směrech: k rekonstrukci starověkých obchodních cest a k výzkumu tajemství vesmíru. Gorla to popsal jako „vzájemnou výměnu zkušeností mezi milovníky historie; jenže idylická historie archeologů byla spojena s historií Říma, zatímco jejich historie byla spojena s historií vesmíru“.

Po dokončení procesu dokumentace a zalití v roce 2010 konečně INFN získalo tolik žádanou užitečnou zátěž. Tato příležitost byla plně využita v experimentu CUORE – podzemní kryogenní observatoři vzácných událostí, instalované pod horou Gran Sasso, kde podmínky a ochrana poskytované římským olovem hrály rozhodující roli. CUORE udržuje teplotu blížící se absolutní nule a je chráněna před neustálým působením kosmického záření samotnou horou. Ochrana z římského olova, odlitá ve formě bloků a umístěná kolem detektoru, účinně eliminuje zbytkovou radioaktivitu přítomnou v okolním prostředí. Tím se minimalizuje pravděpodobnost falešných signálů, které by mohly narušit měření při hledání temné hmoty.

Činnost CUORE je založena na registraci malých teplotních výkyvů způsobených kontaktem elementárních částic s materiálem detektoru. V tomto extrémně tichém prostředí způsobuje každá interakce malé zvýšení teploty, které lze zaznamenat s vysokou přesností. Díky starému olověnému krytu lze tyto události rozlišit s citlivostí, která je pro jiné materiály nedosažitelná. Dosavadní výsledky neumožnily identifikovat částice temné hmoty, ale tým fyziků si zachovává naději na budoucí vylepšení experimentu. Dědictví doktora Fioriniho, který zemřel v roce 2023, žije dál ve spojení starověké historie a moderního vědeckého výzkumu. „Lze s jistotou říci, že bez vysoce kvalitní ochrany bychom nemohli provádět měření na úrovni, na které je provádíme nyní,“ řekl Gorla.