Wiesz, jak to jest zrobić zdjęcie rentgenowskie: idziesz do lekarza, wsiadasz do dużej maszyny, ona wkłada kamizelkę ołowianą, a promienie rentgenowskie strzelają przez twoje ciało, tworząc obraz struktury szkieletu. No cóż, używając wykrywacza neutrin IceCube - jak również innych wykrywaczy neutrin - może być możliwe zrobienie czegoś bardzo podobnego, ale dla Ziemi.
Współpracujący zespół fizyków i geologów z całego świata zaproponował, że dzięki budowie IceCube, detektora neutrin na biegunie południowym, powinno być możliwe uzyskanie bardzo dokładnego obrazu jądra Ziemi za pomocą neutrin przepływających przez Ziemię z druga strona. Ich najnowszy artykuł ma tytuł Obrazowanie wewnętrznej struktury Ziemi za pomocą neutrin atmosferycznych.
Neutrina to cząstki o bardzo małej masie, które bardzo często nie wchodzą w interakcje z innymi rodzajami materii. W tej sekundzie przepływają przez ciebie tryliony, ale nie martw się: szansa, że wejdą w interakcję z dowolnym protonem lub neutronem tworzącym twoje ciało, jest bardzo, bardzo niska. Im wyższa energia neutrina, tym większe prawdopodobieństwo interakcji z cząsteczką o masie. Kiedy tak się dzieje, powstaje kaskada innych cząstek i można wykryć cząsteczkę zwaną mionem, która powstaje w wyniku tej reakcji.
Teleskopy Neutrino nie przypominają przeciętnych teleskopów; składają się raczej z ogromnego bloku materii, zwykle wody lub lodu. IceCube jest właśnie takim wykrywaczem, złożonym z jednego kilometra sześciennego lodu na biegunie południowym. Istnieją małe „sznurki” detektorów umieszczone strategicznie w lodzie, aby rejestrować obecność mionów w wyniku interakcji neutrin-cząstek. Duża masa detektora zwiększa prawdopodobieństwo znalezienia kolizji między neutrinami i innymi cząsteczkami.
Pomysł wykorzystania neutrin jako sposobu na zobrazowanie wnętrza Ziemi istnieje już od ponad 25 lat, ale IceCube jest pierwszym teleskopem neutrino z możliwością wykrywania neutrin przy energiach niezbędnych do uzyskania dokładnego obrazu jądra.
Korzystanie z IceCube do przeglądania wnętrza Ziemi zwiększyłoby nasze zrozumienie „przejścia rdzeń-płaszcz” - gdzie jądro Ziemi styka się z płaszczem - ponieważ ta metoda jest dokładniejsza niż metody obecnie stosowane do oszacowania, co wnętrze Ziemia wygląda.
Dr Francis Halzen z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Wisconsin, jeden ze współautorów artykułu badawczego, proponuje: „możemy zobaczyć przejście„ bezpośrednio ”i nie wywnioskować go na podstawie analizy danych pośrednich, takich jak dane na Ziemi fale dźwiękowe. Precyzja naszego mapowania jest bezpośrednio związana z naszą rozdzielczością kątową na ścieżce przebytej przez Ziemię przez neutrino. ”
Podobnie jak na zdjęciu rentgenowskim, niektóre neutrina przechodzące przez Ziemię byłyby blokowane przez gęsty rdzeń - jak „szkielet” Ziemi - podczas gdy te przepływające przez płaszcz, który jest mniej gęsty, zostałyby wykryte przez IceCube.
Chociaż teleskop IceCube jest wciąż w budowie, zaczął już zbierać dane i będzie się poprawiał, gdy do lodu zostanie dodanych więcej detektorów.
Dr Halzen powiedział: „Niezwykłą cechą IceCube jest to, że obsługujemy częściowo zainstalowany detektor podczas jego budowy. Zbieramy dane dotyczące tego problemu od ponad 1 roku i mamy nadzieję, że uruchomimy połowę detektora od lutego tego roku, tj. Po kolejnym sezonie budowy w lecie na Antarktydzie, który właśnie się rozpoczął. ”
Oczekuje się, że obrazowanie zostanie zakończone w ciągu najbliższych 3–10 lat.
Źródło: Arxiv Paper
