Geoneutrino

Geoneutriner är neutriner eller antineutriner som sänds ut genom sönderfallet av radionuklider inuti jorden. Neutrinos är de lättaste kända subatomära partiklarna , de saknar mätbara elektromagnetiska egenskaper och samverkar endast genom den svaga kärnkraften . En av huvuduppgifterna för ett nytt fysikfält, neutrino geofysik , är utvinningen av geologiskt användbar information (till exempel överflödet av individuella geoneutrinoproducerande element och deras rumsliga fördelning i jordens inre).

De flesta geoneutriner är elektroniska antineutriner som förekommer i β - sönderfallskanalen hos elementen Kalium-40 , Thorium-232 och Uranium-238 . Tillsammans skapar dessa sönderfallskedjor mer än 99 % av den nuvarande nivån av radiogen värmestrålning inifrån jorden. Under 2016 observerades geoneutriner vid två neutrinobservatorier - i Kamland och Boreksino . Flera projekt av teleskop har föreslagits som kan användas för att upptäcka geoneutriner.

Geologi

[ett]	${\begin{array}{rclr}{\ce {^{238}_{92}U}}&{\ce {->}}&{\ce {^{206}_{82}Pb ))+8\alpha +6e^{-}+6{\bar {\nu}}_{e}&+\ 51.698\,{\ce {MeV}}\\{\ce {^{235}_ {92}U}}&{\ce {->}}&{\ce {^{207}_{82}Pb}}+7\alpha +4e^{-}+4{\bar {\nu } }_{e}&+\ 46.402\,{\ce {MeV}}\\{\ce {^{232}_{90}Th}}&{\ce {->}}&{\ce {^ {208}_{82}Pb}}+6\alpha +4e^{-}+4{\bar {\nu}}_{e}&+\ 42.652\,{\ce {MeV}}\\{ \ce {^{40}_{19}K}}&{\ce {->[{89.3\,\%}]}}&{\ce {^{40}_{20}Ca}}+e ^{-}+{\bar {\nu}}_{e}&+\ 1.311\,{\ce {MeV}}\\{\ce {^{40}_{19}K}}+e^ {-}&{\ce {->[{10.7\,\%}]}}&{\ce {^{40}_{18}Ar}}+\nu _{e}&+\ 1.505\, {\ce {MeV}}\end{array}}$

Jorden utstrålar värme med en hastighet av cirka 47 TW ( terawatt ), [2] vilket är mindre än 0,1 % av den inkommande solenergin. En del av denna värme kommer från värmen som frigörs under sönderfallet av radioaktiva isotoper i jordens inre. Det finns olika uppskattningar av denna energi: från ~10 TW till ~30 TW. [3]

Studie av geoneutrinos

Detektorer och resultat

Befintliga detektorer

Camland är en 1,0 kiloton detektor placerad vid Neutrino Observatory i Japan. Geoneutrinos upptäcktes första gången 2005. Det totala antalet observerade antineutrinos var 152.

Borexino är en detektor på 0,3 kiloton vid Nazionali del Gran Sasso-laboratoriet nära L'Aquila , Italien. Under 2010 registrerades 15 kandidathändelser i en databas samlad under 537 dagar.

Planerade och föreslagna detektorer

Bottenhavet Kamland-OBK
Juno
Jinping neutrino experiment ( hemsida )-. [fyra]
Lena i Frejus, Frankrike . [5]
DUSEL på Homestake i South Dakota, USA [6]
vid Bno (Baksan Neutrino Observatory) i Ryssland [7]
Jorden
Hanohano .

Anteckningar

↑ Färgämne, ST Geoneutrinos och jordens radioaktiva kraft // Rev. Geofys. : journal. - 2012. - Vol. 50 , nej. 3 . — P. RG3007 . - doi : 10.1029/2012RG000400 . - . - arXiv : 1111.6099 .
↑ Davies, JH Jordens ytvärmeflöde (obestämd) // Solid Earth. - 2010. - T. 1 , nr 1 . - S. 5-24 . - doi : 10.5194/se-1-5-2010 .
↑ Lärt, JG; Färgämne, ST; 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, Venedig, mars 2007 (engelska) . — 2008.
↑ Beacom, John F. Letter of Intent: Jinping Neutrino Experiment (ospecificerat) // Kinesisk fysik C. - 2016. - 4 februari ( vol. 41 , nr 2 ). - doi : 10.1088/1674-1137/41/2/023002 . — . - arXiv : 1602.01733 .
↑ Wurm, M. Nästa generations vätskescintillator neutrinoobservatorium LENA // Astroparticle Physics : journal. - 2012. - Vol. 35 , nr. 11 . - s. 685-732 . - doi : 10.1016/j.astropartphys.2012.02.011 . - . - arXiv : 1104.5620 .
↑ Tolich, N. A Geoneutrino Experiment at Homestake // Earth , Moon, and Planets : journal. - 2006. - Vol. 99 , nr. 1 . - S. 229-240 . - doi : 10.1007/s11038-006-9112-8 . - . - arXiv : fysik/0607230 .
↑ Barabanov, I. R.; Novikova, G. Ya.; Sinev, VV & Yanovich, EA (2009), Forskning om de naturliga neutrinoflödena med användning av storvolymscintillationsdetektor vid Baksan, arΧiv : 0908.1466 [hep-ph].

Länkar

Geoneutrinos.org , en interaktiv sida som låter dig se geoneutrino-spektra.