Geoneutrinos Dapat Menunjukkan Seberapa Banyak Bahan Bakar Bumi Telah Dihapus Dalam Tangki

Planet kita mendapat banyak tenaga daripada Matahari, tetapi beberapa fenomena semulajadi bumi yang paling penting - seperti tektonik plat dan medan magnet - bergantung kepada bahan bakar yang tersimpan di dalam bumi. Dan sementara ahli geologi telah lama menganggarkan berapa banyak bahan bakar yang ditinggalkan untuk memastikan planet kita berjalan, realitinya ialah kita sebenarnya tidak mempunyai idea sebenar berapa banyak kita telah meninggalkan. Tetapi sekarang, terima kasih kepada percubaan yang sangat baik yang melibatkan antineutrinos, kita mungkin mempunyai jawapan dalam satu dekad.

Apabila kita bercakap tentang bahan bakar planet, kita tidak berurusan dengan bahan api fosil atau bahan lain yang manusia mengeluarkan dan membakar tenaga. Sebaliknya, kita berurusan dengan sesuatu yang lebih asas, campuran tenaga primitif dari pembentukan bumi dan tenaga nuklear yang dihasilkan oleh pereputan elemen radioaktif. Mengetahui sejauh mana bumi telah meninggalkan akan menjelaskan soalan-soalan asas tentang bagaimana planet kita berfungsi.

"Kita boleh mempunyai perspektif yang mudah - kita perlu tahu sama ada kita sedang berlari kosong atau kita mempunyai banyak bahan api untuk memacu enjin Bumi," kata William McDonough, seorang ahli geologi di University of Maryland dan sebahagian daripada penyelidik yang mencari mengukur bekalan bahan api bumi, memberitahu Songsang. "Kira-kira 150 tahun yang lalu, orang-orang bertanya berapa lama akan matahari bersinar. Ini membawa kepada soalan mengenai butiran proses bersinar (iaitu, pembakaran nuklear di inti Matahari). Ia juga membawa kepada keingintahuan fundamental yang sama tentang Bumi."

Kaedah sebenar yang terlibat di sini adalah halus untuk melampau. Rancangannya adalah untuk mengukur zarah-zarah yang dipanggil geoneutrinos, sejenis antineutrino khas yang dipancarkan oleh pereputan elemen-elemen radioaktif seperti uranium dan thorium. Apabila geoneutrinos bertabrakan dengan atom hidrogen dalam pengesan, tandatangan yang jelas membolehkan para penyelidik menyusun semua peristiwa dan menganggarkan kadar kerosakan radioaktif di dalam Bumi, yang seterusnya membolehkan mereka menganggarkan bekalan bahan api Bumi.

"Zero acara yang dikesan setiap tahun adalah hidup saya sebelum 2005."

Itu semua baik dan baik, tetapi zarah subatomik sebagai kecil dan lemah berinteraksi sebagai geoneutrinos tidak mudah dilihat. Anda memerlukan pengesan saiz sebuah bangunan kecil yang dikebumikan satu meter bawah tanah untuk melindunginya daripada neutrinos kosmik yang akan merosakkan pengukuran. Walaupun begitu, kita hanya purata kira-kira 16 penonton setiap tahun dengan pengesan semasa. Sekali lagi, halus untuk melampau, dan bahkan 16 tahun adalah peningkatan pada bagaimana keadaan dahulu.

"Zero acara yang dikesan setiap tahun adalah hidup saya sebelum tahun 2005," kata McDonough. Tetapi bilangan itu kira-kira untuk melompat dengan cara yang besar, kerana tiga pengesan baru besar di China dan Kanada dijangka mendorong bilangan pengesanan tahunan di atas 500. Data bernilai beberapa tahun akan bererti beribu-ribu mata data, lebih daripada cukup untuk para penyelidik mula merasa yakin tentang kadar torium dan kerosakan uranium. "Eksperimen-eksperimen ini berlangsung selama satu dekad atau dekad sehingga kami meningkatkan jumlah pemerhatian kami sebanyak 1000+ setiap dua tahun! Itulah yang penting."

Ini adalah jenis perkara yang, apabila ditemui, kita akan mendapati ia menakjubkan bahawa kita tidak pernah tahu di tempat pertama

Terdapat banyak sains asas yang baik yang harus dilakukan di sini, kerana McDonough dan rakan-rakan penyelidiknya berharap untuk dapat meneroka soalan-soalan besar mengenai cerita tahun bilion Bumi, seberapa cepat ia membakar bahan api dan berapa banyak yang tersisa. Jawapan yang diharapkan para penyelidik dapat juga mendapat faedah lebih banyak.

"Kita boleh membuat ramalan unggul mengenai sumber ekonomi dan di mana elemen-elemen di Bumi," kata McDonough Songsang. "Berapa banyak uranium yang kita ada di Bumi untuk membakar loji kuasa nuklear? Berapa banyak niobium, lithium dan / atau lanthanum yang terdapat di Bumi? Ini adalah semua unsur yang biasanya bergantung pada hari-hari ini. Kami menggunakan unsur-unsur untuk mencipta tenaga, untuk mengendalikan komputer riba kami, untuk membuat cip GPS kami berfungsi, untuk menjadikan bateri kami untuk kereta hibrid kami."

Contoh terakhir itu sebenarnya memberikan analogi yang baik untuk apa yang McDonough dan rakan-rakan penyelidiknya berharap dapat dicapai. Walaupun mengesan geoneutrinos bukan kerja mudah, sangat diperlukan jika kita ingin mengetahui sejauh mana bumi telah ditinggalkan dalam tangki pepatahnya. Itulah sesuatu yang asas tentang bagaimana planet kita berfungsi, semacam perkara yang, sekali dijumpai, kita akan mendapati ia menakjubkan bahawa kita tidak pernah tahu di tempat pertama.

"Ia seperti pemandu kereta," kata McDonough. "Dia tahu dua perkara penting mengenai dia / kereta beliau - berapa banyak bahan api yang tersisa dan berapa cepat dia menggunakan bahan api mereka. Ia adalah permintaan yang ringkas mengenai apa yang ada dalam tangki bumi kapal ibu dan berapa cepat kita menggunakannya."