Je weet hoe het is om een röntgenfoto te laten maken: je gaat naar de dokter, stapt in een grote machine, ze trekt een loden vest aan en röntgenfoto's schieten door je lichaam en vormen een beeld van je skeletstructuur. Welnu, met de IceCube neutrinodetector â € “evenals andere neutrinodetectors die eraan komen â €“ is het misschien mogelijk om iets vergelijkbaars te doen, maar dan naar de aarde.
Een team van natuurkundigen en geologen van over de hele wereld heeft voorgesteld dat het met de bouw van IceCube, een neutrinodetector op de zuidpool, mogelijk zou moeten zijn om een zeer nauwkeurig beeld te krijgen van de aardkern met behulp van neutrino's die door de aarde stromen de andere kant. Hun recente paper heeft als titel De interne structuur van de aarde in beeld brengen met atmosferische neutrino's.
Neutrino's zijn deeltjes met een zeer kleine massa die niet vaak interageren met andere soorten materie. Er stromen er op dit moment biljoenen van door je lichaam, maar maak je geen zorgen: de kans dat ze een interactie aangaan met een van de protonen of neutronen waaruit je lichaam bestaat, is heel erg laag. Hoe hoger de energie van de neutrino, hoe groter de kans is dat hij interageert met een deeltje dat massa heeft. Wanneer dit gebeurt, wordt er een cascade van andere deeltjes gecreëerd en kan een deeltje genaamd muon dat door deze reactie wordt geproduceerd, worden gedetecteerd.
Neutrino-telescopen lijken in niets op uw gemiddelde kijktelescopen; ze bestaan eerder uit een enorm blok materie, meestal water of ijs. IceCube is zo'n detector en bestaat uit een kubieke kilometer ijs op de zuidpool. Er zijn kleine 'reeksen' detectoren die strategisch in het ijs zijn geplaatst om de aanwezigheid van muonen van interacties tussen neutrino-deeltjes vast te leggen. De grote massa van de detector vergroot de kans dat de botsingen tussen neutrino's en andere deeltjes worden gevonden.
Het idee om neutrino's te gebruiken als een manier om het interieur van de aarde in beeld te brengen bestaat al meer dan 25 jaar, maar IceCube is de eerste neutrinotelescoop met het vermogen neutrino's te detecteren met de energieën die nodig zijn om een nauwkeurig beeld van de kern te geven.
Het gebruik van IceCube om de binnenkant van de aarde te bekijken, zou ons begrip van de "overgang van kern naar mantel" vergroten - waar de kern van de aarde de mantel ontmoet - omdat deze methode nauwkeuriger is dan methoden die momenteel worden gebruikt om te schatten wat de binnenkant van de De aarde ziet eruit.
Dr. Francis Halzen van het Department of Physics van de University of Wisconsin, een van de co-auteurs van het onderzoeksrapport, stelt: "we kunnen de overgang" direct "zien en niet afleiden uit een analyse van indirecte gegevens, zoals gegevens op aarde geluidsgolven. De precisie van onze mapping is direct gerelateerd aan onze hoekresolutie op het pad dat door de aarde wordt afgelegd door een neutrino. ”
Net als bij een röntgenfoto zouden sommige van de neutrino's die door de aarde komen, worden geblokkeerd door de dichte kern - zoals het 'skelet' van de aarde - terwijl degenen die door de mantel stromen, die minder dicht is, zouden worden gedetecteerd door IceCube.
Hoewel de IceCube-telescoop nog in aanbouw is, is deze al begonnen met het verzamelen van gegevens en zal deze alleen maar verbeteren naarmate er meer detectoren aan het ijs worden toegevoegd.
Dr. Halzen zei: “Een ongebruikelijk kenmerk van IceCube is dat we de gedeeltelijk ingezette detector bedienen terwijl we deze aan het bouwen zijn. We verzamelen al meer dan 1 jaar gegevens die relevant zijn voor dit probleem en we hopen vanaf februari de helft van de detector te laten werken, dus na weer een bouwseizoen tijdens de zomerse Antarctische zomer. ”
De beeldvorming zal naar verwachting tussen de komende 3 en 10 jaar worden afgerond.
Bron: Arxiv Paper
