Методические материалы, статьи

Земля на просвет нейтрино

В последнее время в научной прессе появились сообщения, судя по которым уже в ближайшее время станет возможным исследовать внутренее строение больших планет- и в частности Земли — с помощью нейтрино. Рассказать об этом новом направлении мы попросили руководителя лаборатории проблем эволюции Земли в Институте динамики геосфер РАН доктора физико-математических наук Андрея Васильевича Витязева, поскольку именно его группа первая и пока единственная группа геофизиков в мире и в России работает над темой нейтринного «просвечивания» Земли, Луны и других планет.

Начнем издалека — с физики элементарных частиц. Существуют нейтрино трех видов — электронные, мюонные и тау. Примерно двадцать лет тому назад было предсказано, и к этому приложили руку и наши физики Смирнов и Михеев, что если нейтрино имеет не нулевую массу, то при прохождении ими вещества (неважно какого — сейфа или

Земли) происходит их переход из одного типа в другой. То есть, например, электронные нейтрино могут переходить в мюонные или в тау и обратно.

Эта идея очень широко обсуждается уже лет десять, и от нее ждут столько же, сколько от прорывов в решении проблемы термоядерного синтеза или происхождения Вселенной. Почему? Потому что, если существование этого эффекта будет доказано, то это может решить кучу проблем в астрофизике, физике Солнца и помочь в развитии теории физики слабых взаимодействий.

Но эффект может быть использован и на благо геофизики. Причем он позволит ничего специально для геофизиков не строить — необходимо лишь повысить точность измерений.

Поток естественных нейтрино приходит к Земле в результате взрывов сверхновых звезд (последний был зафиксирован в 1987 году) и от некоторых ядерных реакций на Солнце, однако из их трех видов мы пока можем улавливать только один — электронный. Поток нейтрино постоянен на подходе к Земле и региструется детекторами, поэтому ночью — если эффект перехода нейтрино из одного типа в другой существует- мы сможем улавливать этими же детекторами нейтрино, которые прошили насквозь всю Землю и пришли к нам с ее обратной стороны, с той, где светит Солнце. И имея, например, «на входе» два нейтрино, на «выходе» можем получить три, потому что один из неулавливаемых нами типов перешел в электронный.

Трудность — помимо доказательств этого эффекта — заключается в чувствительности детекторов. Если бы мы «ловили» три-четыре нейтрино в час, проблем бы не было. Пока же детекторы фиксируют только одно нейтрино в месяц, и, следовательно, набирая статистику за год, получаем слишком большую погрешность.

Однако в ближайшие годы в этой области ожидается качественный скачок, и тогда можно будет просвечивать большие планеты. Мало того — можно «просветить» Луну, не сходя с Земли, выждав момент солнечного затмения или поместив детекторы на обратной стороны Луны.

Чем качественно нейтринная томография будет отличаться от сейсмической? Ну, во-первых, тем, что с помощью нейтрино можно будет получить более определенные и объективные данные о веществе Земли, при этом не надо проводить лабораторные эксперименты, которые сильно снижают точность данных. Грубо говоря, они отличаются так же, как если бы просвечивать сейф рентгеном или простукивать. Нейтрино движется с постоянной световой скоростью и зависит только от пройденного пути, в отличие от сейсмических волн, которые от разных слоев внутри Земли отражаются в многочисленных направлениях.

Беря же в расчет результаты прохода нейтрино через Землю под разными углами, мы можем получить разницу в количестве электронных нейтрино при разном пройденном пути. И сейчас намечается построить детектор нейтрино на экваторе, потому что на экваторе он будет работать максимально эффективно.

По сути дела, мы с помощью нейтрино можем рассчитать, а значит, максимально точно определить вещественный состав различных слоев и структур внутри Земли. Электронное нейтрино, взаимодействуя с электроными оболочками атомов, может, например, распознать, состоит ли ядро Земли из железа и кислорода или из железа и серы.

Но для того чтобы получать такие данные, во-первых, нужно надежное доказательство перехода одного вида нейтрино в другой, во-вторых, на два порядка увеличить чувствительность детекторов.

По-видимому, это удастся сделать через небольшое время. Нейтринная томография, которая, как ожидается, будет на порядок точнее всех остальных методов, существенно дополнит сейсмическую и гравитационную и позволит нам говорить о вещественном строении Земли на другом качественном уровне.

Беседовал Никита Максимов



См. также:
«Вулкан Платинум» распахивает свои двери для гостей
Мир восхитительного азарта и развлечений ждет вас в гости
Все о бесплатных играх
Горнолыжное снаряжение и его типы
Керамика раку: простота, вмещающая космос
Игровые автоматы: бесплатно или на деньги?
Бонусы: липкие и обычные
Все о грамотном бонус-хантинге
Полиграфические и копировальные услуги в Москве
ПРОЕКТ
осуществляется
при поддержке

Окружной ресурсный центр информационных технологий (ОРЦИТ) СЗОУО г. Москвы Академия повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования (АПКиППРО) АСКОН - разработчик САПР КОМПАС-3D. Группа компаний. Коломенский государственный педагогический институт (КГПИ) Информационные технологии в образовании. Международная конференция-выставка Издательский дом "СОЛОН-Пресс" Отраслевой фонд алгоритмов и программ ФГНУ "Государственный координационный центр информационных технологий" Еженедельник Издательского дома "1 сентября"  "Информатика" Московский  институт открытого образования (МИОО) Московский городской педагогический университет (МГПУ)
входные двери
ГЛАВНАЯ
Участие вовсех направлениях олимпиады бесплатное

Номинант Примии Рунета 2007

Всероссийский Интернет-педсовет - 2005