I geoneutrini possono rivelare quanta benzina ha lasciato la terra nel serbatoio

Il nostro pianeta riceve molta energia dal Sole, ma alcuni dei più importanti fenomeni naturali della Terra - come la tettonica a zolle e il campo magnetico - si basano sul combustibile immagazzinato nelle profondità dell'interno della Terra. E mentre i geologi hanno stimato a lungo quanta parte di quel carburante è rimasto per mantenere in funzione il nostro pianeta, la realtà è che in effetti non abbiamo alcuna idea reale di quanto ne siamo rimasti. Ma ora, grazie ad un esperimento davvero ingegnoso che coinvolge gli antineutrini, potremmo avere una risposta entro un decennio.

Quando parliamo del combustibile del pianeta, non abbiamo a che fare con combustibili fossili o altri materiali che gli esseri umani estraggono e bruciano per produrre energia. Invece, abbiamo a che fare con qualcosa di molto più fondamentale, un mix di energia primordiale proveniente dalla formazione della Terra e dall'energia nucleare generata dal decadimento di elementi radioattivi. Sapere quanta Terra ha lasciato chiarirà le domande fondamentali su come funziona il nostro pianeta.

"Possiamo avere una prospettiva semplice - abbiamo bisogno di sapere se stiamo 'correndo vuoti' o abbiamo un sacco di carburante per guidare il motore della Terra", William McDonough, geologo presso l'Università del Maryland e parte dei ricercatori che cercano di misurare la fornitura di carburante della Terra, detto Inverso. "Circa 150 anni fa la gente chiedeva quanto a lungo sarebbe il sole a splendere. Ciò ha portato a domande sui dettagli del processo brillante (cioè, la combustione nucleare nel nucleo del Sole). Ha anche portato a simili curiosità fondamentali sulla Terra."

Il metodo attuale qui coinvolto è pignolo all'estremo. Il piano è di misurare particelle chiamate geoneutrini, un tipo speciale di antineutrino emesso dal decadimento di elementi radioattivi come l'uranio e il torio. Quando questi geoneutrini si scontrano con un atomo di idrogeno in un rivelatore, una firma rivelatrice consente ai ricercatori di compilare tutti gli eventi e stimare il tasso di decadimento radioattivo all'interno della Terra, che a sua volta consentirebbe loro di stimare l'approvvigionamento di carburante della Terra.

"Gli eventi rilevati zero all'anno sono stati la mia vita prima del 2005."

Va benissimo, ma le particelle subatomiche come minuscole e debolmente interagenti come i geoneutrini non sono facilmente individuabili. Hai bisogno di un rivelatore delle dimensioni di un piccolo edificio sepolto un miglio sotterraneo per proteggerlo dai neutrini cosmici che potrebbero incasinare le misure. Anche allora, abbiamo solo una media di circa 16 avvistamenti ogni anno con rilevatori attuali. Di nuovo, pignolo all'estremo, e persino 16 all'anno è un miglioramento di come erano le cose.

"Gli eventi zero rilevati all'anno sono stati la mia vita prima del 2005", ha affermato McDonough. Ma il numero sta per saltare in grande stile, dato che tre nuovi enormi rilevatori in Cina e in Canada dovrebbero spingere il numero di rilevazioni annuali sopra i 500. Un valore di pochi anni di dati significherebbe potenzialmente migliaia di punti di dati, più di abbastanza per consentire ai ricercatori di iniziare a sentirsi sicuri riguardo al tasso di decadimento di torio e uranio. "Questi esperimenti durano per un decennio o decenni e quindi stiamo aumentando il numero di osservazioni di 1000+ ogni due anni! Questo è ciò che conta."

Questo è il tipo di cosa che, una volta scoperto, lo troveremo sorprendente che non lo abbiamo mai saputo in primo luogo

C'è un sacco di buone scienze fondamentali da fare qui, come McDonough ei suoi colleghi ricercatori sperano di essere in grado di esplorare grandi questioni sulla storia miliardaria della Terra, quanto velocemente brucia attraverso il suo carburante e quanto ne rimane. Le risposte che i ricercatori sperano di scoprire potrebbero anche avere benefici più immediati.

"Possiamo fare previsioni superiori sulle risorse economiche e dove sono gli elementi sulla Terra", ha detto McDonough Inverso. "Quanto uranio abbiamo sulla Terra per alimentare le centrali nucleari? Quanto c'è di niobio, litio e / o lantanio nella Terra? Questi sono tutti gli elementi che comunemente dipendiamo in questi giorni. Usiamo gli elementi per creare energia, per alimentare i nostri laptop, per far funzionare i nostri chip GPS, per produrre le nostre batterie per le nostre auto ibride."

Quest'ultimo esempio fornisce in realtà una buona analogia per ciò che McDonough e i suoi colleghi ricercatori sperano di ottenere. Sebbene il rilevamento dei geoneutrini non sia un lavoro facile, è molto necessario se vogliamo scoprire quanto la Terra ha lasciato nel suo serbatoio proverbiale. Questo è qualcosa di basilare su come funziona il nostro pianeta, il tipo di cosa che, una volta scoperto, lo troveremo sorprendente che non lo abbiamo mai saputo in primo luogo.

"È come un automobilista", ha detto McDonough. "Conosce due cose importanti su di lei / la sua macchina: quanta benzina è rimasta e quanto velocemente ha consumato il carburante. È una semplice richiesta che abbiamo su cosa c'è dentro la nave della madre nave e quanto velocemente lo abbiamo usato."