Geoneutrinos môže odhaliť, koľko paliva Zem má v nádrži

Naša planéta získava veľkú časť energie zo Slnka, ale niektoré z najdôležitejších prírodných javov Zeme - ako je tanierová tektonika a magnetické pole - sa spoliehajú na palivo skladované hlboko vo vnútri Zeme. A zatiaľ čo geológovia už dlho odhadujú, koľko tohto paliva zostáva na udržanie našej planéty, skutočnosťou je, že v skutočnosti nemáme žiadnu skutočnú predstavu o tom, koľko sme odišli. Ale teraz, vďaka vážnemu šikovnému experimentu s antineutrínami, by sme mohli dostať odpoveď v priebehu desaťročia.

Keď hovoríme o palive planéty, nezaoberáme sa fosílnymi palivami ani inými materiálmi, ktoré ľudia získavajú a spaľujú na energiu. Namiesto toho máme čo do činenia s niečím zásadnejším, zmesou prvotnej energie z formácie Zeme a jadrovej energie vytvorenej rozpadom rádioaktívnych prvkov. Vedieť, koľko Zeme zostalo, objasní základné otázky o tom, ako funguje naša planéta.

"Môžeme mať jednoduchú perspektívu - musíme vedieť, či sme" beží na prázdne ", alebo máme veľa paliva na pohon motora Zeme," William McDonough, geológ z University of Maryland a časť výskumníkov, ktorí chcú meria dodávky zemného paliva obrátený, „Asi pred 150 rokmi sa ľudia pýtali, ako dlho bude slnko svietiť. To viedlo k otázkam týkajúcim sa podrobností procesu žiarenia (t. J. Spaľovania jadra v jadre Slnka). To tiež viedlo k podobným základným kuriozitám o Zemi. “

Samotná metóda, ktorá sa tu používa, je vyblednutá do krajnosti. Zámerom je meranie častíc nazývaných geoneutrína, špeciálny druh antineutrínu, ktorý vzniká pri rozpade rádioaktívnych prvkov, ako je urán a tórium. Keď sa tieto geoneutrína zrážajú s atómom vodíka v detektore, signatársky podpis umožňuje výskumníkom zostaviť všetky udalosti a odhadnúť mieru rádioaktívneho rozpadu vo vnútri Zeme, čo by im umožnilo odhadnúť zásobu Zeme.

„Zero detegované udalosti za rok bol môj život pred rokom 2005.“

To je všetko dobre a dobre, ale subatomárne častice ako malé a slabo interakčné ako geoneutrína nie sú ľahko viditeľné. Potrebujete detektor veľkosti malej budovy, ktorý je ukrytý v míle pod zemou, aby ho ochránil pred kozmickými neutrínami, ktoré by pokazili merania. Dokonca aj vtedy, priemerne okolo 16 pozorovaní ročne s prúdovými detektormi. Opäť platí, že vybíraví do extrému, a dokonca 16 ročne je zlepšenie, ako to bolo.

"Zero detegované udalosti za rok bol môj život pred rokom 2005," povedal McDonough. Tento počet sa však chystá skočiť do veľkej miery, keďže sa očakáva, že tri masívne nové detektory v Číne a Kanade posunú počet ročných detekcií nad 500. Údaje za niekoľko rokov by znamenali potenciálne tisíce dátových bodov, viac ako dosť pre výskumníkov, aby začali cítiť istotu o rýchlosti úniku tória a uránu. „Tieto experimenty trvajú desaťročie alebo desaťročia, a preto každé dva roky zvyšujeme počet pozorovaní o 1000+! To je dôležité. “

Toto je niečo, čo po objavení zistíme, že je to úžasné, že sme to nikdy nevedeli na prvom mieste

Je tu veľa dobrých základných vedeckých poznatkov, ako McDonough a jeho kolegovia vedci dúfajú, že budú schopní skúmať veľké otázky o biliónovom príbehu Zeme, ako rýchlo to horí svojím palivom a koľko zostáva. Odpovede, ktoré výskumníci dúfajú objaviť, by tiež mohli mať okamžité výhody.

"Môžeme urobiť vynikajúce predpovede o ekonomických zdrojoch a kde sú prvky na Zemi," povedal McDonough obrátený, „Koľko uránu máme na Zemi na pohon jadrových elektrární? Koľko nióbu, lítia a / alebo lantánu je na Zemi? To všetko sú prvky, na ktorých sme v týchto dňoch bežne závislí. Používame prvky na vytvorenie energie, na napájanie našich notebookov, na zabezpečenie fungovania našich čipov GPS, na výrobu batérií pre naše hybridné vozidlá. “

Tento posledný príklad v skutočnosti poskytuje dobrú analógiu toho, čo McDonough a jeho kolegovia vedci dúfajú, že sa to podarí. Hoci odhaľovanie geoneutrín nie je ľahká práca, je veľmi potrebné, ak chceme zistiť, koľko Zeme zostalo v príslovečnej nádrži. To je niečo, čo je základom toho, ako naša planéta funguje, niečo, čo po objavení zistíme, že je to úžasné, že sme to nikdy nevedeli na prvom mieste.

"Je to ako vodič auta," povedal McDonough. „On / ona pozná dve dôležité veci o svojom aute - koľko paliva zostalo a ako rýchlo spotreboval svoje palivo. Je to jednoduchá požiadavka na to, čo je vo vnútri nádrže Matky lode Zeme a ako rýchlo sme ju používali. “