ニュートリノは、核崩壊から地球の温暖化を推定するのに役立ちました

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ニュートリノは、核崩壊から地球の温暖化を推定するのに役立ちました
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Anonim
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物理学者は、地球の内部で生まれたニュートリノのBorexinoインスタレーションでの観測結果を要約しました。 2007年から2019年までの合計で、約53のイベントが記録されました。これは、利用可能な統計の2倍になります。収集されたデータにより、地球の中心にある仮想の強力な天然原子炉の存在を除外し、惑星のマントルにおける核崩壊の総火力を38テラワットと推定することができます。これは、総出力の約80パーセントです。地球から宇宙に放出された著者は、ジャーナルフィジカルレビューDに書いています。

ニュートリノは、電荷を持たない非常に低質量の粒子です。それらは弱い核相互作用と重力相互作用にのみ関与しますが、質量が小さいため、後者は宇宙論的スケールにのみ影響します。ニュートリノは、原子核のβ崩壊で、または原子炉の運転中に生成される可能性があります。ニュートリノには宇宙と陸の両方の発生源があります。

最大のニュートリノ検出器の1つは、イタリアのBorexino施設です。 280トンの液体シンチレータで満たされた18メートルの球体です。粒子とシンチレータ核とのまれな相互作用により、周囲の光検出器によって検出される閃光が発生します。 Borexinoは当初、太陽から到着するニュートリノを研究するために作成されましたが、地球の内部で生まれた地球ニュートリノを捕捉することもできます。特に、以前の結果では、毎秒1025粒子で地球ニュートリノの流れを推定することがすでに可能でしたが、相互作用の可能性が非常に低いため、検出器に痕跡を残すのはごく一部にすぎません。

Borexinoデータを分析する物理学者の国際チームは、2007年12月から2019年4月までのわずか3263日で地球ニュートリノ観測を処理した結果を公開しました。ノイズを考慮し、誤警報(ミューオンなどによって引き起こされる)を遮断した後、科学者は合計52.6±9±2.5のイベントを分離することに成功しました。最初の数字は最も可能性の高い値を示し、2番目の数字は統計です。エラー、そして3番目は体系的なものです。これは、2015年の前回のレポートの発行時に知られていたものの約2倍です。

これらの結果は、適切なエネルギーのニュートリノの主な発生源としてのウラン238とトリウム232の崩壊の仮定と一致しています。著者らは初めて、99%の信頼水準で地球のマントルに放射性崩壊がないという仮説を排除することに成功しました。これにより、惑星内部のウランとトリウムの濃度に、それぞれ33テラトンと143テラトンの下限を設定することができます。

別の一般的な放射性同位体カリウム40の含有量とリソスフェアの崩壊からのエネルギー放出に関するサードパーティのデータを使用して、著者は地球全体の崩壊の総熱出力を38、2±13テラワット、つまり約80と推定しています。惑星の総光度のパーセント。比較的大きな誤差にもかかわらず、高い確率で得られたデータは、地球の内部で放出されたエネルギーの少なくとも半分が放射性崩壊によって説明されていることを示しています。その結果、それらは地質学的活動を維持する上で重要な役割を果たし、それはリソスフェアプレートの動き、火山噴火、地震、そして大規模な磁場の生成の形で現れます。

また、収集されたデータにより、95%の確率で、合計火力が2.4テラワットを超える天然原子炉の地球のコア内の存在を除外することができます。これは、アフリカのオクロ地域にあるいくつかの鉱床のシステムが、地球上で唯一知られている天然原子炉であることを意味します。

昨年、Borexinoの実験は近い将来終了する可能性があるという情報が表示されました。これについては、「山の下の実験室」というテキストで詳しく説明しました。ちなみに、ニュートリノの研究では、2015年にノーベル物理学賞を受賞しました(詳しくは「H is for Neutrino」の記事をご覧ください)。

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