Interested Article - Геонейтрино

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

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

Земля излучает тепло в размере около 47 ТВт ( тераватт ), , 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.

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 ²³⁵ U (красная линия), ²³⁸ U (зеленая линия) и ⁴⁰ K (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

Юнона
Цзиньпинский нейтринный эксперимент ( )-.
Лена в Фрежюс, Франция .
DUSEL в Хоумстейке в Южной Дакоте, США
в Бно (Баксанской нейтринной обсерватории) в России
.

Примечания

Dye, S. T. Geoneutrinos and the radioactive power of the Earth (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2012. — Vol. 50 , no. 3 . — P. RG3007 . — doi : . — Bibcode : . — arXiv : .
Davies, J. H. Earth's surface heat flux (неопр.) // Solid Earth. — 2010. — Т. 1 , № 1 . — С. 5—24 . — doi : .
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.
Beacom, John F. Letter of Intent: Jinping Neutrino Experiment (неопр.) // (англ.) ( . — 2016. — 4 February ( т. 41 , № 2 ). — doi : . — Bibcode : . — arXiv : .
Wurm, M. The next-generation liquid-scintillator neutrino observatory LENA (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2012. — Vol. 35 , no. 11 . — P. 685—732 . — doi : . — Bibcode : . — arXiv : .
Tolich, N. A Geoneutrino Experiment at Homestake (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2006. — Vol. 99 , no. 1 . — P. 229—240 . — doi : . — Bibcode : . — arXiv : .
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 : [ ].

Ссылки

, интерактивный сайт, который позволяет просматривать геонейтринные спектры.

[dye12-1] Dye, S. T. Geoneutrinos and the radioactive power of the Earth (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2012. — Vol. 50 , no. 3 . — P. RG3007 . — doi : . — Bibcode : . — arXiv : .

[davies10-2] Davies, J. H. Earth's surface heat flux (неопр.) // Solid Earth. — 2010. — Т. 1 , № 1 . — С. 5—24 . — doi : .

[hanohano08-3] 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.) // (англ.) ( . — 2016. — 4 February ( т. 41 , № 2 ). — doi : . — Bibcode : . — arXiv : .

[wurm12-5] Wurm, M. The next-generation liquid-scintillator neutrino observatory LENA (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2012. — Vol. 35 , no. 11 . — P. 685—732 . — doi : . — Bibcode : . — arXiv : .

[tolich06-6] Tolich, N. A Geoneutrino Experiment at Homestake (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2006. — Vol. 99 , no. 1 . — P. 229—240 . — doi : . — Bibcode : . — arXiv : .

[barabanov09-7] 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 : [ ].