Сцинтилляционный kamland измерил позитронные геонейтрино
Сердце Почвы в значительной мере — тайна: учёные не смогут отправиться к ядру отечественной планеты и взглянуть, что в том месте в. До сих пор у геологов был всего один инструмент — сейсмология. Но вот случился прорыв: количество инструментов удвоилось.
На помощь пришли неуловимые частицы.
Ужасное дело, обращение отправится о позитронных нейтрино, они же антинейтрино, рождённые в недрах Почвы, а потому именующиеся геонейтрино (geoneutrinos). Но не опасайтесь, всё не так тяжеловесно и скучно, как думается на первый взгляд.
Это раньше нейтрино были сферой заинтересованностей только астрофизики и фундаментальной физики. Сейчас же они переместились, так сообщить, в практическую плоскость: элементарная частица с нулевой массой начала помогать нам в изучении геологии Почвы.
Весёлая новость поступила от 87 учёных из 14 научных учреждений Японии, США, Китая и Франции. Суть сообщение кратко звучит так: жидкий сцинтилляционный детектор антинейтрино KamLAND (Kamioka Liquid-scintillator Anti-Neutrino Detector) может употребляться как неповторимое окно вовнутрь отечественной планеты и обеспечить человечество ранее недоступной информацией о температуре Почвы.
Оцените KamLAND в разрезе (иллюстрация с сайта kamland.lbl.gov).
Установка KamLAND заслуживает того, чтобы о ней поведали поподробнее. Это самый большой в собственном роде детектор в мире.
Комплекс расположен под землёй, правильнее – в горных пещерах острова Хонсю.
Детектор складывается из бывшего метеозонда, воздушного шара диаметром 13 метров, заполненного тысячей тысячь киллограм жидкого сцинтиллятора — химическим «супом», что испускает вспышку света, в случае если поступающее антинейтрино сталкивается с протоном.
Шар с «коктейлем» находится в другом, металлическом шаре диаметром 18 метров, внутренняя поверхность которого облицована 1879 фотоэлектронными умножителями — датчиками света, обнаруживающими вспышки и преобразующими их в электронные сигналы для компьютерного анализа.
Практически 2 тысячи фотоэлектронных умножителей фиксируют вспышки (фото с сайта lbl.gov).
Так, благодаря KamLAND появляется шанс, что нейтрино либо антинейтрино, талантливые пролететь всю Почву полностью, «напорются» на протон, и учёные это зафиксируют, извлекут нужную данные. В последние два года установка определяет, в среднем, по одной неуловимой частице в месяц.
Но вот сейчас учёные заявили о «поимке» частицы, пришедшей не из космоса, а из земных недр. Этим самым подземный детектор и обрадовал исследователей, пробующих разобраться в источниках большой температуры в планеты.
По последним оценкам, суммарная тепловая мощность Почвы образовывает 31 триллион ватт. В основном, это повторно излучённая энергия, полученная от Солнца, но практически добрая половина производится «внутренностями» планеты.
Стюарт Фридман доволен результатами не меньше, чем его 86 сотрудников (фото с сайта lbl.gov).
Частично данный поток тепла, как мы знаем, снабжает радиоактивность, но какова её часть, сообщить было тяжело, по причине того, что до сих пор не было никакого правильного метода измерения — сейсмические волны и наивный химический анализ оказать помощь тут не смогут.
А KamLAND, как выяснилось – да. Послушаем, что говорят о прорыве сами учёные.
«Это первый датчик, достаточно чувствительный, дабы „поймать“ геонейтрино, произведённые в почве в следствии тория и-238 распада урана-232, — растолковывает физик-ядерщик из Беркли (Berkeley Lab) Стюарт Фридман (Stuart Freedman). — Так как геонейтрино, произведённые в следствии распада этих изотопов, имеют очень низкую возможность сотрудничества, они безмятежно размножаются в почве, и измерение около поверхности может дать данные об их источниках».
Несложнее говоря, в то время, когда в недрах планеты происходит радиоактивный распад тория и урана, выпускаются неуловимые частицы. Сейчас исследователи обучились их улавливать и изучать то, что они несут — данные о собственном происхождении.
«Сейчас диагностический инструмент для внутренностей Почвы в отечественных руках. В первый раз мы можем заявить, что нейтрино имеют практический интерес для других областей науки», — признаётся Ацуто Судзуки (Atsuto Suzuki) из университета Тохоку (Tohoku University).
На постройку детектора было затрачено больше $20 миллионов (схема с сайта dnp.nscl.msu.edu).
«Я пологаю, что результаты многонационального сотрудничества на KamLAND весьма занимательны, — соглашается Деннис Ковар (Dennis Kovar) из Минэнерго США (DOE), — они показывают, что наука имеет новый замечательный инструмент чтобы глубоко посмотреть в ядро отечественной планеты».
«Мы установили, что KamLAND может служить уникальным и полезным инструментом для изучения геонейтрино и иметь всестороннее использование для физических и химических моделей Почвы», — продолжает Стюарт Фридман.
А так KamLAND выглядит в действительности (фото с сайта lbl.gov).
«Первое обнаружение антинейтрино под отечественными ногами — весьма значимый итог, — пишет Уильям Макдоно (William McDonough) из университета Мэриленда (University of Maryland), — это разрешит нам лучше оценить распределение радиоактивных элементов в почве и сумму больших температур».
«По существу, мы знаем лишь кору отечественной планеты. Мы можем бурить скважины в пара километров глубиной, но дальше у нас нет доступа, — растолковывает физик Джорджио Гратта (Giorgio Gratta) из Стэнфорда (Stanford University). — То, что случилось, можно считать революцией.
Но прежде, чем она вправду случится, я думаю, пригодится некое время, десятилетие либо два. Измерения проводить весьма тяжело, аппаратура много стоит».
Правильные измерения большой температуры, произведённой земной радиоактивностью, учёные однако сохраняют надежду совершить и оборудование новое запустить – также. Быть может, лет через 10 они смогут собирать по одному геонейтрино ежедневно.
Кстати, скоро частицами займётся второй, подобный KamLAND детектор: установка Borexino, как ожидается, начнёт работу в 2006 году в Италии.
