Geoneutrinos může odhalit, kolik paliva Země má v nádrži

Naše planeta získává velkou část své energie ze Slunce, ale některé z nejdůležitějších přírodních jevů Země - jako je desková tektonika a magnetické pole - se spoléhají na palivo skladované hluboko v interiéru Země. A zatímco geologové již dlouho odhadovali, kolik paliva je ponecháno na udržení naší planety, skutečností je, že ve skutečnosti nemáme žádnou skutečnou představu o tom, kolik zbývá. Ale teď, díky vážně šikovnému experimentu s antineutrinami, bychom mohli mít odpověď během deseti let.

Když hovoříme o palivu planety, nejednáme s fosilními palivy nebo jinými materiály, které lidé extrahují a spalují pro energii. Místo toho se zabýváme něčím mnohem zásadnějším, směsí prvotní energie z formace Země a jaderné energie vytvořené rozpadem radioaktivních prvků. Vědět, kolik Země zbývá, objasní základní otázky o tom, jak naše planeta funguje.

„Můžeme mít jednoduchou perspektivu - potřebujeme vědět, jestli jsme„ běžící na prázdném “nebo máme spoustu paliva k pohonu zemského motoru,“ říká William McDonough, geolog z University of Maryland a část výzkumníků, kteří hledají měří dodávky zemského paliva Inverzní. „Asi před 150 lety se lidé ptali, jak dlouho bude svítit slunce. To vedlo k otázkám ohledně detailů zářícího procesu (tj. Jaderného spalování v jádru Slunce). To také vedlo k podobným základním kuriozitám o Zemi. “

Vlastní metoda, která je zde zahrnuta, je vybíravá až do krajnosti. Cílem je měřit částice zvané geoneutrinos, což je speciální druh antineutrinu, který vzniká při rozpadu radioaktivních prvků, jako je uran a thorium. Když se tyto geoneutriny srazí s vodíkovým atomem v detektoru, signální signál umožňuje výzkumníkům sestavit všechny události a odhadnout míru radioaktivního rozpadu uvnitř Země, což by jim zase umožnilo odhadnout zásobu zemského paliva.

„Zero zjištěné události za rok bylo mým životem před rokem 2005.“

To je vše dobře a dobře, ale subatomární částice, které jsou nepatrné a slabě interakce jako geoneutriny, nejsou snadno viditelné. Potřebujete detektor velikosti malé budovy pohřbený míle pod zemí, aby ho ochránil před kosmickými neutrinami, která by mohla zmařit měření. I tehdy je průměrně kolem 16 pozorování ročně s detektory proudu. Opět platí, že vybíravý až do extrému, a dokonce i 16 ročně, je zlepšením toho, jak byly věci dříve.

"Zero zjištěné události za rok byl můj život před rokem 2005," řekl McDonough. Toto číslo se však chystá ve velkém skočit, neboť se očekává, že tři masivní nové detektory v Číně a Kanadě posunou počet ročních detekcí nad 500. Datová hodnota několika let by znamenala potenciálně tisíce datových bodů, více než dostatek pro výzkumné pracovníky, aby se začali cítit přesvědčeni o míře rozpadu thoria a uranu. „Tyto experimenty trvají desetiletí nebo desetiletí, a proto každé dva roky zvyšujeme počet pozorování o 1000+! To se počítá. “

Tohle je něco, co po objevení zjistíme, že je to úžasné, že jsme to nikdy nevěděli

Je tu spousta dobré základní vědy, kterou McDonough a jeho kolegové vědci doufají, že budou schopni prozkoumat velké otázky o miliardovém příběhu Země, jak rychle hoří svým palivem a kolik zbývá. Odpovědi, které vědci doufají objevit, by také mohly mít okamžitý přínos.

"Můžeme udělat lepší předpovědi o ekonomických zdrojích a kde jsou prvky na Zemi," řekl McDonough Inverzní. „Kolik uranu máme na Zemi na pohon jaderných elektráren? Kolik niobu, lithia a / nebo lanthanu je na Zemi? To jsou všechny prvky, na kterých jsme v těchto dnech běžně závislí. Využíváme těchto prvků k vytváření energie, k napájení našich notebooků, k tomu, aby naše čipy GPS fungovaly, aby byly naše baterie pro naše hybridní automobily. “

Tento poslední příklad ve skutečnosti poskytuje dobrou analogii toho, co McDonough a jeho kolegové vědci doufají dosáhnout. Ačkoli detekce geoneutrinů není snadná práce, je velmi důležité, pokud chceme zjistit, kolik Země ve své příslovečné nádrži zbývalo. To je něco, co je základem toho, jak naše planeta funguje, něco, co po objevení zjistíme, že je to úžasné, že jsme to nikdy neznali.

"Je to jako řidič auta," řekl McDonough. „O svém autě zná dvě důležité věci - kolik paliva zbývá a jak rychle spotřebuje své palivo. Je to jednoduchá žádost o to, co je uvnitř nádrže mateřské lodi Země a jak rychle jsme ji používali. “