Geoneutrini mogu otkriti koliko je goriva zemlja ostavila u spremniku

Naš planet dobiva mnogo energije od Sunca, ali neki od najvažnijih prirodnih fenomena Zemlje - kao što su tektonske ploče i magnetsko polje - oslanjaju se na gorivo uskladišteno duboko u unutrašnjosti Zemlje. I dok geolozi već dugo procjenjuju koliko je tog goriva preostalo da bi održao naš planet, stvarnost je da mi zapravo nemamo nikakvu stvarnu ideju o tome koliko nam je ostalo. Ali sada, zahvaljujući ozbiljnom eksperimentu koji uključuje antineutrinos, možda ćemo dobiti odgovor u roku od desetljeća.

Kada govorimo o gorivu planeta, ne bavimo se fosilnim gorivima ili drugim materijalima koje ljudi izvlače i sagorijevaju za energiju. Umjesto toga, bavimo se nečim mnogo temeljnijim, mješavinom primordijalne energije iz Zemljine formacije i nuklearne energije nastale raspadanjem radioaktivnih elemenata. Znajući koliko je Zemlje ostavilo, razjasnit ćemo osnovna pitanja o tome kako funkcionira naš planet.

"Možemo imati jednostavnu perspektivu - moramo znati da li" trčimo prazno "ili imamo dovoljno goriva za pogon Zemljinog motora", William McDonough, geolog sa Sveučilišta Maryland i dio istraživača mjere zalihe goriva Zemlje, rekao je Inverzan, „Prije otprilike 150 godina ljudi su se pitali koliko će dugo sjati sunce. To je dovelo do pitanja o detaljima procesa sjaja (tj. Nuklearnog gorenja u jezgri Sunca). To je također dovelo do sličnih temeljnih zanimljivosti o Zemlji.

Stvarna metoda koja je ovdje uključena je ekstremna. Plan je mjeriti čestice nazvane geoneutrinos, posebnu vrstu antineutrina emitiranog raspadanjem radioaktivnih elemenata kao što su uranij i torij. Kada se ti geoneutrini sudaraju s atomom vodika u detektoru, signalni znak omogućuje istraživačima da sastave sve događaje i procijene brzinu radioaktivnog raspada unutar Zemlje, što bi im omogućilo da procijene opskrbu Zemlje gorivom.

"Nulti otkriveni događaji godišnje bio je moj život prije 2005."

Sve je to dobro i dobro, ali subatomske čestice koje su sićušne i slabo međudjeluju s geoneutrinima nisu lako uočene. Trebate detektor veličine male zgrade zakopane milju pod zemljom da biste je zaštitili od kozmičkih neutrina koji bi zabrljali mjerenja. Čak i tada, prosječno imamo samo oko 16 opažanja svake godine s trenutnim detektorima. Opet, finicky do ekstremnih, pa čak i 16 godina je poboljšanje u tome kako se stvari nekad.

"Nulti otkriveni događaji godišnje bio je moj život prije 2005. godine", rekao je McDonough. No, taj broj će skočiti na veliko, budući da se očekuje da će tri velika nova detektora u Kini i Kanadi povećati broj godišnjih otkrića iznad 500. Podaci od nekoliko godina značili bi potencijalno tisuće točaka podataka, više od dovoljno za istraživače da počnu osjećati samopouzdanje o brzini propadanja torija i urana. „Ovi eksperimenti traju desetljeće ili desetljeća i tako svake dvije godine povećavamo broj zapažanja za 1000+! To je ono što se računa."

To je vrsta stvari koje, kad je jednom otkrijemo, smatramo nevjerojatnim da to uopće nismo znali

Ovdje se mora obaviti mnogo dobre temeljne znanosti, kao što se McDonough i njegovi kolege istraživači nadaju da će moći istražiti velika pitanja o Zemljinoj milijardu godina priče, koliko brzo gori kroz gorivo i koliko je ostalo. Odgovori koje istraživači nadaju otkriti također bi mogli imati više neposrednih koristi.

"Možemo napraviti superiorna predviđanja o ekonomskim resursima i gdje su elementi na Zemlji", rekao je McDonough za Inverzan, - Koliko imamo uranij na Zemlji za pogon nuklearnih elektrana? Koliko niobij, litij i / ili lantan postoji na Zemlji? To su sve elementi koje obično ovisimo o ovim danima. Mi koristimo elemente za stvaranje energije, za napajanje naših prijenosnih računala, za rad naših GPS čipova, za izradu naših baterija za naše hibridne automobile."

Taj posljednji primjer zapravo daje dobru analogiju za ono što se McDonough i njegovi kolege istraživači nadaju ostvariti. Iako otkrivanje geoneutrina nije lako, vrlo je važno ako želimo saznati koliko je Zemlja ostavila u poslovičnom spremniku. To je nešto temeljno o tome kako funkcionira naš planet, stvari koje će, kad ih jednom otkrijemo, biti nevjerojatno da to uopće nismo znali.

- To je poput vozača automobila - reče McDonough. “On / ona zna dvije važne stvari o svom automobilu - koliko je goriva ostalo i koliko brzo je potrošio svoje gorivo. To je jednostavan zahtjev o tome što je unutar Zemljinog spremnika majke-broda i koliko brzo ga koristimo."