Geoneutrinos може розкрити, як багато палива Земля залишила в танці

Наша планета отримує велику частину енергії від Сонця, але деякі з найважливіших природних явищ Землі - як тектоніка плит і магнітне поле - покладаються на паливо, що зберігається в глибині внутрішнього простору Землі. І хоча геологи вже давно підрахували, скільки палива залишилося, щоб зберегти нашу планету бігаючою, насправді ми не маємо реальної ідеї, скільки ми залишили. Але тепер, завдяки серйозному експерименту з антинейтрино, ми могли б отримати відповідь протягом десятиліття.

Коли ми говоримо про паливо планети, ми не маємо справи з викопним паливом або іншими матеріалами, які люди видобувають і спалюють для отримання енергії. Навпаки, ми маємо справу з чимось набагато більш фундаментальним, сумішшю первинної енергії з утворення Землі та ядерної енергії, що генерується розпадом радіоактивних елементів. Знаючи, скільки Землі залишилося, з'ясуємо основні питання про те, як працює наша планета.

"Ми можемо мати просту перспективу - ми повинні знати, чи ми" бігаємо на порожній "або у нас є багато палива, щоб керувати двигуном Землі," Вільям Макдоноу, геолог з Університету Меріленда і частина дослідників вимірювання запасу палива Землі, сказав Обернено. «Близько 150 років тому люди запитували, як довго буде світити сонце. Це призвело до запитань про деталі блискучого процесу (тобто спалювання ядер в ядрі Сонця). Це також призвело до подібних фундаментальних раритетів про Землю ».

Фактичним методом тут є вибагливий до крайності. План полягає в тому, щоб виміряти частинки, звані геонейтрино, особливий вид антинейтрино, що виділяється при розпаді радіоактивних елементів, таких як уран і торій. Коли ці geoneutrinos стикаються з атомом водню в детекторі, контрольний підпис дозволяє дослідникам скласти всі події і оцінити швидкість радіоактивного розпаду всередині Землі, яка, в свою чергу, дозволить їм оцінити запас палива Землі.

"Нульові виявлені події на рік - це моє життя до 2005 року".

Це все добре і добре, але субатомні частинки, як дрібні і слабко взаємодіють, як geoneutrinos не легко помітили. Вам потрібен детектор розміром з невеликої будівлі, закладеної на милю під землею, щоб захистити її від космічних нейтрино, які зіпсували б вимірювання. Навіть тоді, ми тільки в середньому близько 16 спостережень щороку з поточними детекторами. Знову ж таки, вибагливий до крайності, і навіть 16 років - це поліпшення того, як були речі.

"Нульові виявлені події на рік - це моє життя до 2005 року", - сказав Макдоноу. Але ця цифра збирається підскочити, оскільки три великих нових детектора в Китаї та Канаді, як очікується, будуть збільшувати кількість щорічних показників вище 500. Дані за кілька років означатимуть потенційно тисячі точок даних, більш ніж достатньо для того, щоб дослідники почали відчувати впевненість у швидкості розпаду торію і урану. «Ці експерименти тривають десять років або десятиліття, тому ми збільшуємо кількість спостережень на 1000 + кожні два роки! Це те, що має значення.

Це та річ, яку, колись відкривши, нам здасться дивним, що ми ніколи цього не знали

Тут багато хорошої фундаментальної науки, оскільки Макдоно і його колеги-дослідники сподіваються, що вони зможуть вивчити великі питання про мільярдні історії Землі, як швидко він горить через своє паливо і скільки залишилося. Відповіді, які дослідники сподіваються виявити, також можуть мати більш безпосередні вигоди.

"Ми можемо зробити чудові прогнози щодо економічних ресурсів і де знаходяться елементи на Землі", - сказав Макдоно Обернено. «Скільки урану ми маємо на Землі, щоб палити атомні електростанції? Скільки ніобію, літію та / або лантану є на Землі? Це всі елементи, які ми зазвичай залежать від цих днів. Ми використовуємо елементи для створення енергії, для живлення наших ноутбуків, для того, щоб наші чипи GPS працювали, щоб зробити наші батареї для наших гібридних автомобілів."

Цей останній приклад насправді дає хорошу аналогію для того, що Макдоно і його колеги-дослідники сподіваються досягти. Незважаючи на те, що виявлення geoneutrinos не є легким завданням, дуже необхідно, якщо ми хочемо дізнатися, скільки Землі залишилося в його проповідному танку. Це - щось принципове про те, як працює наша планета, таке, що, як тільки відкриється, ми будемо дивувати, що ми ніколи не знали про це.

"Це як водій автомобіля," сказав McDonough. “Він / вона знає дві важливі речі про свою машину - скільки палива залишилося і як швидко він / вона використовував своє паливо. Це простий запит, який ми маємо про те, що знаходиться всередині танка Землі-корабля і як швидко ми його використовуємо."