Geoneutrinos може да разкрие колко гориво е оставил земята в резервоара

Нашата планета получава голяма част от енергията си от Слънцето, но някои от най-важните природни явления на Земята - като тектониката на плочите и магнитното поле - разчитат на гориво, съхранявано дълбоко в вътрешността на Земята. И докато геолозите отдавна са преценявали колко от това гориво е останало, за да поддържаме нашата планета да работи, реалността е, че всъщност нямаме никаква истинска представа колко сме напуснали. Но сега, благодарение на сериозен експеримент с антинейтрино, може да имаме отговор в рамките на едно десетилетие.

Когато говорим за горивото на планетата, ние не се занимаваме с изкопаеми горива или други материали, които хората извличат и изгарят за енергия. Вместо това се занимаваме с нещо много по-фундаментално, смесица от първична енергия от земната формация и ядрена енергия, генерирана от разпадането на радиоактивни елементи. Знаейки колко е напуснала Земята, ще изясним основните въпроси за това как работи нашата планета.

"Можем да имаме проста гледна точка - трябва да знаем дали" бягаме празни "или имаме много гориво, за да управляваме земния двигател," Уилям Макдоноу, геолог от Университета в Мериленд и част от изследователите, мярка за доставка на гориво на Земята, каза обратен, „Преди около 150 години хората питаха колко дълго ще свети слънцето. Това доведе до въпроси относно подробностите на блестящия процес (т.е. ядреното изгаряне в сърцето на Слънцето). Това също доведе до подобни фундаментални любопитни факти за Земята."

Действителният метод, който се използва тук, е прекалено екстремен. Планът е да се измери частиците, наречени geoneutrinos, специален вид антинеутрино, излъчван от разпадането на радиоактивни елементи като уран и торий. Когато тези geoneutrinos се сблъскат с водороден атом в детектор, сигналната сигнализация позволява на изследователите да съберат всички събития и да оценят скоростта на радиоактивното разпадане вътре в Земята, което от своя страна ще им позволи да оценят горивото на Земята.

„Откритите събития на година са били живота ми преди 2005 г.“

Всичко това е добре и добре, но субатомните частици като малки и слабо взаимодействащи, тъй като geoneutrinos не са лесно забелязани. Имате нужда от детектор с размерите на малка сграда, заровен на миля под земята, за да го предпазите от космическите неутрино, които биха объркали измерванията. Дори и тогава, средно около 16 наблюдения всяка година с настоящи детектори. Отново, финишният до крайност и дори 16 години е подобрение на това какви са нещата.

„Откритите събития на година са били живота ми преди 2005 г.“, казва Макдоноу. Но броят им скоро ще скочи, тъй като се очаква три големи нови детектора в Китай и Канада да увеличат броя на годишните открития над 500. Данните от няколко години биха могли да означават хиляди точки за данни, повече от достатъчно за изследователите да започнат да се чувстват уверени в скоростта на разпадане на тория и урана. „Тези експерименти продължават десетилетие или десетилетия и затова увеличаваме броя на наблюденията с 1000+ на всеки две години! Това е важното."

Това е нещо, което, след като веднъж е открито, ще ни се стори невероятно, че никога не сме го знаели

Тук трябва да се направи много добра фундаментална наука, тъй като Макдоно и неговите колеги изследователи се надяват да разгледат големи въпроси относно милиардната история на Земята, колко бързо изгаря горивото си и колко остава. Отговорите, които изследователите се надяват да открият, също могат да имат по-непосредствени ползи.

"Можем да направим по-добри прогнози за икономическите ресурси и къде са елементите на Земята", каза Макдоноу обратен, - Колко уран имаме на Земята, за да захранваме атомните електроцентрали? Колко ниобий, литий и / или лантан има в Земята? Това са всички елементи, които обикновено зависим от тези дни. Ние използваме елементите за създаване на енергия, за захранване на нашите лаптопи, за да можем да работим с нашите GPS чипове, да направим нашите батерии за нашите хибридни автомобили."

Този последен пример всъщност дава добра аналогия за това, което Макдоно и неговите колеги изследователи се надяват да постигнат. Въпреки че откриването на geoneutrinos не е лесно, е много необходимо, ако искаме да разберем колко Земя е оставила в своя пословичен резервоар. Това е нещо основно за начина, по който работи нашата планета, нещо, което веднъж открито, ще е удивително, че никога не сме го знаели.

- Това е като шофьор на кола - каза Макдоноу. „Той / тя знае две важни неща за колата си - колко гориво остава и колко бързо е използвал горивото си. Това е обикновена молба за това, какво е вътре в резервоара на Земята-кораб и колко бързо го използваме."