Els Geoneutrins poden revelar quina quantitat de combustible ha deixat a la Terra

El nostre planeta obté gran part de la seva energia del Sol, però alguns dels fenòmens naturals més importants de la Terra, com la tectònica de les plaques i el camp magnètic, es basen en el combustible emmagatzemat a l'interior de la Terra. I mentre els geòlegs han estimat durant molt de temps quina quantitat d’aquest combustible queda per mantenir el nostre planeta en marxa, la realitat és que en realitat no tenim cap idea real quant ens queda. Però ara, gràcies a un experiment seriosament enginyós amb antineutrinos, podríem tenir una resposta en una dècada.

Quan parlem del combustible del planeta, no es tracta de combustibles fòssils ni d'altres materials que els humans extreguin i cremen per l'energia. En comptes d'això, estem tractant alguna cosa molt més fonamental, una barreja d'energia primordial de la formació de la Terra i l'energia nuclear generada per la descomposició dels elements radioactius. Saber quant ha deixat la Terra aclarirà les preguntes bàsiques sobre com funciona el nostre planeta.

"Podem tenir una perspectiva senzilla: hem de saber si estem" buits "o tenim molt de combustible per impulsar el motor de la Terra", va explicar William McDonough, geòleg de la Universitat de Maryland i part dels investigadors Es mesura l’aportació del combustible terrestre Invers. "Fa uns 150 anys la gent es preguntava quant de temps brillarà el sol. Això va portar a preguntes sobre els detalls del procés brillant (és a dir, la combustió nuclear al nucli del sol). També va provocar curiositats fonamentals similars sobre la Terra."

El mètode real en qüestió aquí és extremat. El pla és mesurar les partícules anomenades geoneutrinos, un tipus especial d’antineutrino emès per la descomposició d’elements radioactius com l’urani i el tori. Quan aquests geoneutrins xoquen amb un àtom d’hidrogen en un detector, una signatura reveladora permet als investigadors recopilar tots els esdeveniments i estimar la taxa de desintegració radioactiva a la Terra, la qual cosa els permetrà estimar el subministrament de combustible de la Terra.

"Els esdeveniments detectats zero a l'any van ser la meva vida abans de 2005."

Tot això està bé, però les partícules subatòmiques tan petites i febles que interactuen com els geoneutrins no s’aconsegueixen fàcilment. Necessiteu un detector de la mida d’un petit edifici soterrat a una milla de metro per protegir-lo dels neutrins còsmics que farien malbé les mesures. Fins i tot llavors, només tenim una mitjana de 16 avistaments cada any amb detectors actuals. Una vegada més, fins a l'extrem, fins a 16 anys, és una millora de com eren les coses.

"Els esdeveniments detectats zero a l'any van ser la meva vida abans del 2005", va dir McDonough. Però el nombre està a punt de saltar a gran escala, ja que s'espera que tres nous detectors massius a la Xina i el Canadà empenyin el nombre de deteccions anuals per sobre de 500. Una dada de pocs anys significaria possiblement milers de punts de dades, més que prou perquè els investigadors comencin a sentir-se segurs sobre la taxa de deteriorament del tori i de l’urani. "Aquests experiments tenen una durada d’una dècada o dècades i, per tant, estem augmentant el nostre nombre d’observacions en 1000+ cada dos anys. Això és el que compta."

Aquest és el tipus de coses que, un cop descobertes, ens semblarà sorprenent que mai ho sabíem

Hi ha molta bona ciència fonamental que es pot fer aquí, ja que McDonough i els seus companys investigadors esperen poder explorar grans preguntes sobre la història de la Terra durant mil milions d’anys, quina velocitat es crema a través del seu combustible i quina quantitat queda. Les respostes que els investigadors esperen descobrir també poden tenir beneficis més immediats.

"Podem fer prediccions superiors sobre els recursos econòmics i on són els elements a la Terra", va dir McDonough Invers. “Quant tenim urani a la Terra per alimentar les centrals nuclears? Quant de niobi, liti i / o lantà hi ha a la Terra? Aquests són tots els elements que depenem habitualment d'aquests dies. Utilitzem els elements per crear energia, per alimentar els nostres portàtils, per fer funcionar els nostres xips de GPS, fer les piles dels nostres cotxes híbrids."

Aquest últim exemple en realitat proporciona una bona analogia pel que esperen aconseguir McDonough i els seus companys investigadors. Tot i que detectar geoneutrins no és una feina fàcil, és molt necessari si volem esbrinar la quantitat de terra que ha deixat en el seu tanc proverbial. Això és quelcom bàsic sobre com funciona el nostre planeta, el tipus de cosa que, un cop descoberta, ens semblarà increïble que mai ho sabíem.

"És com un conductor d'automòbil", va dir McDonough. "Coneix dues coses importants sobre el seu cotxe: quina quantitat de combustible queda i quina velocitat ha consumit el seu cotxe. És una petició senzilla que tenim sobre el que hi ha dins del dipòsit terrestre de la nau i la rapidesa amb la qual hem estat utilitzant ".