Вы знаете, каково это делать рентгеновские снимки: вы идете к врачу, садитесь в большую машину, она надевает свинцовый жилет, и рентгеновские лучи проникают через ваше тело, формируя изображение вашей скелетной структуры. Что ж, используя детектор нейтрино IceCube - а также другие детекторы нейтрино - возможно, можно сделать что-то очень похожее на это, но для Земли.
Совместная команда физиков и геологов со всего мира предложила, чтобы при создании IceCube, детектора нейтрино на Южном полюсе, была возможность получить очень точную картину ядра Земли, используя нейтрино, которые текут через Землю из с другой стороны. Их недавняя статья называется Отображение внутренней структуры Земли с помощью атмосферных нейтрино.
Нейтрино - это частицы с очень маленькой массой, которые не очень часто взаимодействуют с другими типами материи. В эту секунду их тело течет через триллионы, но не беспокойтесь: вероятность того, что они будут взаимодействовать с любым из протонов или нейтронов, составляющих ваше тело, очень и очень мала. Чем выше энергия нейтрино, тем больше вероятность его взаимодействия с частицей, обладающей массой. Когда это происходит, создается каскад других частиц, и может быть обнаружена частица, называемая мюоном, которая получается в результате этой реакции.
Нейтринные телескопы не похожи на обычные телескопы; скорее они состоят из огромного блока материи, обычно воды или льда. IceCube - именно такой детектор, состоящий из одного кубического километра льда на Южном полюсе. Есть небольшие «струны» детекторов, стратегически размещенных во льду, чтобы регистрировать присутствие мюонов в результате взаимодействия нейтрино с частицами. Большая масса детектора увеличивает вероятность обнаружения столкновений между нейтрино и другими частицами.
Идея использовать нейтрино как способ визуализации внутреннего пространства Земли существует уже более 25 лет, но IceCube является первым нейтринным телескопом, способным обнаруживать нейтрино при энергиях, необходимых для получения точной картины ядра.
Использование IceCube для обзора внутренней части Земли расширит наше понимание «перехода ядро-мантия» - где ядро Земли встречается с мантией - потому что этот метод более точен, чем методы, используемые в настоящее время для оценки того, что внутри Земля выглядит так.
Д-р Фрэнсис Халзен из физического факультета Университета Висконсина, один из соавторов исследовательской работы, предлагает «мы можем видеть переход« напрямую »и не делать вывод о нем из некоторого анализа косвенных данных, таких как данные о Земле звуковые волны. Точность нашего картографирования напрямую связана с нашим угловым разрешением на пути, пройденном через Землю нейтрино ».
Как и в рентгеновских лучах, некоторые нейтрино, проходящие через Землю, будут заблокированы плотным ядром - подобно «скелету» Земли - в то время как те, которые текут через мантию, которая является менее плотной, будут обнаружены по IceCube.
Хотя телескоп IceCube все еще находится в стадии строительства, он уже начал собирать данные и будет только улучшаться по мере добавления в лед новых детекторов.
Доктор Халзен сказал: «Необычная особенность IceCube заключается в том, что мы работаем с частично развернутым детектором, пока мы его строим. Мы собираем данные, относящиеся к этой проблеме, более 1 года и надеемся запустить половину детектора начиная с этого февраля, то есть после очередного строительного сезона в Антарктике, которое только началось ».
Ожидается, что обработка изображений будет завершена где-то между следующими 3 и 10 годами.
Источник: Arxiv Paper
