Геонейтрино

Перейти к навигацииПерейти к поиску

Геонейтрино — это нейтрино или антинейтрино, испускаемые при распаде радионуклидов внутри Земли. Нейтрино — легчайшие из известных субатомных частиц, у них отсутствуют измеримые электромагнитные свойства и они взаимодействуют только посредством слабого ядерного взаимодействия. Одной из главных задач новой области физики, нейтринной геофизики, является извлечение геологически полезной информации (например, численности отдельных геонейтрино-производящих элементов и их пространственное распределение в земных недрах).

Большинство геонейтрино — это электронные антинейтрино, появляющиеся в канале β распада элементов Калия-40, Тория-232 и Урана-238. Вместе эти цепочки распада создают более 99 % современного уровня радиогенного теплового излучения изнутри Земли. В 2016 году геонейтрино наблюдались на двух нейтринных обсерваториях — в Камланде и Борексино. Предложено несколько проектов телескопов, которые смогут использоваться для обнаружения геонейтрино.

Геология

[1]

Земля излучает тепло в размере около 47 ТВт (тераватт),[2], что составляет менее 0,1 % от мощности поступающей солнечной энергии. Часть этого тепла приходится на тепло, выделяющееся при распаде радиоактивных изотопов в недрах Земли. Существуют различные оценки этой энергии : от ~10 ТВт до ~30 ТВт.[3]

Изучение геонейтрино

Предсказания сигнала Геонейтрино на поверхности Земли в земных единицах нейтрино (ТНУ).
Радиогенное тепло от распада 232-тория (фиолетовая линия) является наибольшим внутренним источником тепла Земли. Другими крупными поставщиками энергии являются 235U (красная линия), 238U (зеленая линия) и 40K (желтая линия.

Детекторы и результаты

Существующие детекторы

Камланд представляет собой 1,0 килотонный детектор, расположенный в нейтринной обсерватории в Японии. Впервые геонейтрино были обнаружены в 2005 году. Общее число наблюдавшихся антинейтрино составило 152.

Борексино — это 0.3 килотонный детектор в лаборатори Nazionali-дель-Гран-Сассо рядом с Л’Акуилой, Италия. В 2010 году в базе данных, собранных на протяжении 537 дней, были зафиксированы 15 событий-кандидатов.

Запланированные и предложенные детекторы

Примечания

  1. Dye, S. T. Geoneutrinos and the radioactive power of the Earth (англ.) // Rev. Geophys.[англ.] : journal. — 2012. — Vol. 50, no. 3. — P. RG3007. — doi:10.1029/2012RG000400. — Bibcode2012RvGeo..50.3007D. — arXiv:1111.6099.
  2. Davies, J. H. Earth's surface heat flux (неопр.) // Solid Earth. — 2010. — Т. 1, № 1. — С. 5—24. — doi:10.5194/se-1-5-2010.
  3. Learned, J. G.; Dye, S. T.; Pakvasa, S. Hanohano: A Deep Ocean Anti-Neutrino Detector for Unique Neutrino Physics and Geophysics Studies // Proceedings of the Twelfth International Workshop on Neutrino Telescopes, Venice, March 2007 (англ.). — 2008.
  4. Beacom, John F. Letter of Intent: Jinping Neutrino Experiment (неопр.) // Chinese Physics C[англ.]. — 2016. — 4 February (т. 41, № 2). — doi:10.1088/1674-1137/41/2/023002. — Bibcode2017ChPhC..41b3002B. — arXiv:1602.01733.
  5. Wurm, M. The next-generation liquid-scintillator neutrino observatory LENA (англ.) // Astroparticle Physics[англ.] : journal. — 2012. — Vol. 35, no. 11. — P. 685—732. — doi:10.1016/j.astropartphys.2012.02.011. — Bibcode2012APh....35..685W. — arXiv:1104.5620.
  6. Tolich, N. A Geoneutrino Experiment at Homestake (англ.) // Earth, Moon, and Planets[англ.] : journal. — 2006. — Vol. 99, no. 1. — P. 229—240. — doi:10.1007/s11038-006-9112-8. — Bibcode2006EM&P...99..229T. — arXiv:physics/0607230.
  7. Barabanov, I. R.; Novikova, G. Ya.; Sinev, V. V.; Yanovich, E. A. (2009). "Research of the natural neutrino fluxes by use of large volume scintillation detector at Baksan". arXiv:0908.1466 [hep-ph].

Ссылки

  • Geoneutrinos.org, интерактивный сайт, который позволяет просматривать геонейтринные спектры.