Геонеутрини могу да открију колико је горива Земље оставило у резервоару

Наша планета добија много енергије од Сунца, али неки од најважнијих природних феномена Земље - као што су тектонске плоче и магнетно поље - ослањају се на гориво које се складишти дубоко у унутрашњости Земље. И док геолози већ дуго процењују колико је тог горива остало да би наша планета радила, стварност је да ми заправо немамо никакву праву идеју колико смо отишли. Али сада, захваљујући озбиљном експерименту који укључује антинеутринос, можда ћемо добити одговор у року од једне деценије.

Када говоримо о гориву планете, не бавимо се фосилним горивима или другим материјалима које људи извлаче и сагоревају за енергију. Уместо тога, бавимо се нечим много темељнијим, мјешавином примордијалне енергије из Земљине формације и нуклеарне енергије генериране распадањем радиоактивних елемената. Знајући колико је Земља отишла, разјаснит ћемо основна питања о томе како функционира наша планета.

"Можемо имати једноставну перспективу - морамо знати да ли 'трчимо на празно' или имамо довољно горива за погон Земљиног мотора," Виллиам МцДоноугх, геолог са Универзитета у Мариланду и дио истраживача који су тражили измерити залиху горива на Земљи, рекао је Инверсе. „Прије отприлике 150 година људи су питали колико дуго ће сијати сунце. То је довело до питања о детаљима процеса сијања (тј. Нуклеарног сагоревања у језгру Сунца). То је такође довело до сличних фундаменталних занимљивости о Земљи.

Стварни метод који је овде укључен је екстреман. План је да се мере честице назване геонеутринос, посебна врста антинеутрина емитованог распадом радиоактивних елемената као што су уранијум и торијум. Када се ти геонеутриноси сударају са атомом водоника у детектору, сигнални знак омогућава истраживачима да саставе све догађаје и процене брзину радиоактивног распада унутар Земље, што би им омогућило да процене количину горива на Земљи.

„Нулти откривени догађаји годишње био је мој живот пре 2005.“

Све је то добро и добро, али субатомске честице као мале и слабе интеракције као геонеутрини нису лако уочене. Потребан вам је детектор величине мале зграде закопан миљу под земљом да би га заштитио од космичких неутрина који би упропастили мерења. Чак и тада, просечно имамо само око 16 опажања сваке године са тренутним детекторима. Опет, претерано екстремно, па чак и 16 година је побољшање како су ствари некада биле.

„Нулти откривени догађаји годишње био је мој живот пре 2005. године“, рекао је МцДоноугх. Међутим, тај број ће скочити на велико, будући да се очекује да ће три велика нова детектора у Кини и Канади гурнути број годишњих открића изнад 500. Подаци од неколико година значили би потенцијално хиљаде тачака података, више од довољно за истраживаче да почну осјећати самопоуздање о стопи пропадања торијума и уранијума. “Ови експерименти трају деценију или деценије и тако повећавамо број запажања за 1000+ сваке две године! То је важно. ”

То је врста ствари које, када се једном открију, сматрамо невероватним да нисмо ни знали

Овде треба урадити много добре фундаменталне науке, као што се МцДоноугх и његови колеге истраживачи надају да ће моћи да истраже велика питања у вези са Земљином билионском годином, колико брзо гори кроз гориво и колико је остало. Одговори које истраживачи надају да ће их открити такође могу имати непосредније користи.

"Можемо направити супериорна предвиђања о економским ресурсима и гдје су елементи на Земљи", рекао је МцДоноугх за Инверсе. „Колико имамо уранијума на Земљи да горимо нуклеарне електране? Колико ниобијума, литија и / или лантана постоји на Земљи? То су сви елементи које обично зависимо од ових дана. Користимо елементе за стварање енергије, за напајање наших лаптопа, за рад наших ГПС чипова, за израду наших батерија за наше хибридне аутомобиле. ”

Овај последњи пример заправо даје добру аналогију за оно што се МцДоноугх и његови колеге истраживачи надају да ће остварити. Иако детекција геонеутрина није лак посао, веома је неопходно ако желимо да сазнамо колико је Земље остало у пословичном резервоару. То је нешто основно о томе како функционише наша планета, ствари које, када их једном откријемо, сматрамо невероватним што то уопште нисмо знали.

"То је као возач аутомобила", рече МцДоноугх. „Он / она зна две важне ствари о свом аутомобилу - колико горива је остало и колико брзо је потрошио своје гориво. То је једноставан захтев који имамо о томе шта се налази унутар Земљиног тенка мајке-брода и колико брзо смо га користили."