211service.com
Žemės „rentgeno spinduliavimas“ naudojant „Nutrinos“.
Įsivaizduokite, kaip astronomai žiūri į vieną teleskopo galą ir bando sukurti dangaus nuotraukas, o geologai žiūri į kitą galą, žvelgdami pro savotišką mikroskopą, galintį prasiskverbti į giliausias žemės šventoves. Skamba neįtikėtinai? Sveiki atvykę į keistą neutrinų astronomijos pasaulį, kur žemyn yra aukštyn ir aukštyn žemyn, ir kartais jiedu susitinka.
Astronomai dėliojo spąstus didelės energijos neutrinams kai kuriose atokesnėse planetos vietose: toli po Viduržemio jūra, Sibiro Baikalo ežere ir giliai Pietų ašigalio ledo kepurėse ( matyti Laukinio neutrino medžioklė , TR 1997 m. balandis ). Jie tikisi, kad šios sunkiai įveikiamos dalelės – turinčios mažą masę arba visai be elektros krūvio – atskleis paslaptis apie žiaurias vietas gilioje erdvėje, iš kurios jos atkeliavo: juodąsias skyles, kvazarus ir pulsarus.
Ši istorija buvo mūsų 1997 m. rugpjūčio mėnesio numerio dalis
- Žr. likusią numerio dalį
- Prenumeruoti
Tačiau dabar geologai tikisi panaudoti šių detektorių gaudytus neutrinus, kad sužinotų, ar pavyks ką nors sužinoti apie žemės sandarą. Nepaisant jų be galo mažo dydžio ir trumpalaikiškumo (ribojantis šviesos greičiu arba artimu greičiu), kai kurie iš šių neutrinų bus sustabdyti, kai jie atsitrenks į atomus žemėje. Kuo tankesnis regionas, tuo didesnė tikimybė, kad jis blokuos neutriną. Stebėdami, kiek neutrinų pasiekia detektorius, kai jie keliauja per žemę, mokslininkai gali apskaičiuoti, kur jie buvo absorbuoti ir kokiais kiekiais, kad gautų planetos vidinio tankio struktūros vaizdą.
Tankių regionų aptikimas
Medicininė kompiuterinė tomografija (KT) taiko panašų metodą. Mašinos registruoja rentgeno spindulių perdavimą ir sugertį, kai jie kryžminami per žmogaus kūną, todėl stebėtojai gali aptikti navikus ar kitas mases. Mes norime tą patį padaryti su žeme, naudodami neutrinus, o ne rentgeno spindulius, aiškina Kalifornijos universiteto Berklyje geologas Raymondas Jeanlozas.
Aštuntojo dešimtmečio pabaigoje neutrinų tomografiją pirmą kartą pasiūlė du fizikai – Johnas Learnedas iš Havajų universiteto ir Hughas Bradneris iš Scripps instituto San Diege. Duetas suprato, kad neutrinai susidaro kaip šalutinis reakcijos, vykstančios kiekvienos žvaigždės širdyje, produktas Visatoje. Tačiau jie atmetė idėją, nes nebuvo prieinamų priemonių užfiksuoti didelės energijos daleles, kai jos pasiekė žemę ir praeina per ją.
Dabar kuriamos naujos observatorijos, įskaitant AMANDA (Antarkties miuonų ir neutrinų detektorių masyvas), NESTOR (pavadintas garsiojo Graikijos karaliaus vardu) prie Graikijos krantų, Neutrino teleskopą Baikalo ežere ir RICE (radijo ledo Cerenkovo eksperimentą). - netrukus gali aptikti daleles. Learned geologijos magistrantė Chaincy Kuo 1994 m. atgaivino šią koncepciją, suburdama geologų ir astrofizikų komandą, kuri parengtų strategiją, kaip rinkti informaciją apie Žemę iš neutrinų duomenų.
Kad suprastumėte, kaip ši technika turėtų veikti, tarkime, kad žemėje yra vienas kosminis didelės energijos neutrinų šaltinis ir vienas detektorius. Kai Žemė sukasi, neutrinai, keliaujantys tiesiomis linijomis, pakeliui į detektorių per planetą nupjautų skirtingus ruožus. Stebėtojai galėjo atkreipti dėmesį į aptiktų neutrinų skaičių kiekviename atskirame maršrute ir nustatyti, kur daugiausia buvo absorbuojama. Ši informacija parodytų, kur yra tankiausi žemės regionai.
Iš tikrųjų būtų daug šaltinių ir daug detektorių. Todėl laikui bėgant neutrinų absorbcija gali būti išmatuota išilgai linijų, kertančių visą planetą. Tada kompiuteris galėtų sujungti šiuos matavimus, kad gautų bendrą tankio pokyčių vaizdą.
Pasak Jeanlozo, tankio svyravimai yra reikšmingi, nes jie skatina geologinius procesus pasauliniu mastu. Tankesnės mantijos dalys linkusios skęsti, o mažiau tankios medžiagos linkusios kilti. Dėl šio nuolatinio požeminio šuolio vyksta tektoninių plokščių judėjimas, taip pat žemės drebėjimai ir ugnikalniai.
Žemės tankio vertinimai dabar pirmiausia remiasi seismologiniais metodais. Po žemės drebėjimo mokslininkai gali išmatuoti seisminių bangų, sklindančių per žemę į jutiklių tinklą, greitį – kuo tankesnė medžiaga, tuo greičiau juda bangos. Papildoma informacija gaunama tiriant planetos vibracijas (arba skambėjimą) po didelio drebėjimo. Tačiau skirtingai nei neutrino tomografija, seismologija negali nustatyti žemės tankio pasiskirstymo su didele raiška.
Palaidoti lobiai
Neutrino tomografija galiausiai gali duoti užuominų, iš ko tiksliai sudarytas žemės vidus. Šios žinios savo ruožtu gali padėti mums rasti įvairius išteklius – vandenį, naftą, dujas, metalus ir kitus mineralus – palaidotus po paviršiumi. Delavero universiteto Bartol tyrimų instituto fizikas George'as Frichteris teigia, kad ši technika gali net ką nors pasakyti apie Mėnulio vidų, jei stebėsime, kaip keičiasi neutrinų matavimai, kai mėnulis praskrieja priešais Žemės detektorių.
Tačiau neutrinų tomografijos gyvybingumas vis dar priklauso nuo vieno klausimo: ar yra pakankamai aptinkamų didelės energijos neutrinų, kad tai veiktų? Hawaii's Learned neabejoja, kad didelės energijos neutrinų yra daug ir jie laukia, kol bus sugauti. Bet kiek jų ten yra? O ar mūsų kuriami detektoriai pakankamai dideli?
Siekdama užfiksuoti kuo daugiau neutrinų, Learned priklauso tarptautinei komandai, kuri planuoja sukurti milžinišką kilometro kubo neutrinų teleskopą, kuris būtų maždaug 50 kartų didesnis nei naujausios kartos prietaisai. Statybos galėtų prasidėti per 5–10 metų, galbūt NESTOR aikštelėje Viduržemio jūroje. Learned teigimu, atsižvelgiant į jo dydį, šis prietaisas turėtų turėti realią galimybę atlikti žemės tomografiją – ne tik bendro tankio matavimus, bet ir didelės raiškos nuskaitymus.
Toks masyvus detektorius būtų nepigus, kainuotų 100-200 mln. Learnedas teigia, kad pats neutrino spindulys yra laisvas, jį sukuria kosminiai greitintuvai, nepavaldūs politinių agentūrų užgaidoms.