Ziņnesis no Zemes centra
Publicēts: 6.04.2010
Izmantojot ļoti jutīgu instrumentu, kas atrodas zem kalna Itālijā, Masačūsetsas universitātes fiziķi Laura Kadonati un Andrea Pokars pēta vienas no retāk atrastajām daļiņām - geo-neitrīno, kas ieradušās no Zemes dzīlēm.
Geo-neitrīno daļiņas ir anti-neitrīno, kas rodas urāna, torija, kālija un rubīdija radioaktīvās sabrukšanas rezultātā. Šie elementi ir atrodami Zemes dzīlēs un to radioaktīvā sabrukšana ir viens no karstuma avotiem Zemes iekšienē, kur šis karstums ietekmē vulkānisko aktivitāti un tektonisko plātņu pārvietošanos. Borexino neitrīno uztvērējs ir kā logs, kas ļauj ielūkoties Zemes kodolā un izpētīt planētas uzbūvi.
Borexino atrodas Laboratorio Nazionale del Gran Sasso pazemes laboratorijā, kas atrodas aptuveni 1,5 kilometru dziļumā zem Gran Sasso jeb Lielās klints kalna Apenīnu kalnos. Lai nokļūtu laboratorijā, ir jābrauc pa 10 kilometrus garu tuneli. Laboratoriju vada Itālijas kodolfizikas institūts.
Instruments uztver anti-neitrīno un citas subatomārās daļiņas, kas mijiedarbojas ar 300 tonnām īpaša scintilējoša šķidruma, kas atrodas milzu sfērā, kuru ieskauj plāns, 8,5 metrus liels, caurspīdīgs neilona balons. Tas viss "peld" 700 tonnās buferējoša šķidruma, kas atrodas nerūsējoša tērauda tvertnē, kuras diametrs ir 13,7 metri. Šī tvertne ir iegremdēta īpaši attīrītā ūdenī. Buferējošais šķidrums pasargā uztvērēju no starojuma, kas nāk no ārpuses.
Kad neitrīno iet cauri scintilējošajam šķidrumam, tie izdala enerģiju niecīgu uzliesmojumu veidā. Neitrīno un to antidaļiņām nav elektriskā lādiņa un to masa ir niecīga. Tos ietekmē tikai gravitācijas un vājie kodolspēki. Tādēļ šīs daļiņas ir ārkārtīgi grūti "noķeramas".
Borexino ir viens no nedaudzajiem neitrīno uztvērējiem pasaulē. To finansiāli atbalsta Itālija, ASV, Vācija, Krievija, Polija un Francija. Tā sākotnējais mērķis bija novērot un pētīt neitrīno daļiņas, kas radušās Saules dzīlēs. Borexino ir viens no visefektīvākajiem uztvērējiem, jo tam ir ļoti zems "trokšņa" līmenis, kuru ietekmē scintilējošā šķidruma tīrības līmenis un celtniecībā izmantotie materiāli, kuros nav radiācijas.
Borexino nav pirmais uztvērējs, kas izmantots geo-neitrīno meklējumiem. 2005. gadā Japānas un ASV zinātnieki ar uztvērēju, kas atrodas Japānā, konstatēja dažas no šīm retajām daļiņām. Šos mērījumus ietekmēja radiaktīvais fona troksnis - anti-neitrīno daļiņas, kas bija radušās dažos Japānas kodolreaktoros.
Borexino dati ir uzticamāki, jo trokšņa līmenis ir zems, kā arī tuvumā nav kodolreaktoru.
"Boreximo uztvērējs ir ļoti tīrs un tam ir ļoti zems radioaktīvā piesārņojuma līmenis, kāds jebkad ir konstatēts šāda tipa eksperimentos," teica Pokars. "Tas ir ļoti kluss instruments, kāds vajadzīgs, lai novērotu zema enerģijas līmeņa neitrīno daļiņas, un nodrošina ļoti precīzu to izcelsmes noteikšanu - Saules, Zemes vai cilvēka darbības rezultātā radušās daļiņas."
Borexino katru mēnesi tiek konstatēti tikai daži anti-neitrīno. Pat tik niecīgs daudzums ir palīdzējis ģeofiziķiem un ģeologiem atbildēt uz jautājumu, vai planētas kodolā atrodas milzīgs, dabīgs kodolreaktors. Kadonati un Pokars ir pārliecināti, ka tāda Zemes kodolā nav.
"Šo jauno informāciju mēs saņemam no Zemes dzīlēm, pateicoties geo-neitrīno zondei," skaidroja Kadonati. "Tie ir aizraujoši dati, kas rada jaunas iespējas izpētei. Tas ir tikai sākums. Vēl ir jāpaveic liels darbs, lai izprastu Zemes dzīles un karstuma avotu. Tādēļ ir vajadzīgi jauni geo-neitrīno uztvērēji virs Zemes garozas kontinetālajā un okeāna daļā."
Zinātnieki cer, ka nākotnē tiks veikta efektīvāka starptautiskā sadarbība, koordinējot geo-neitrīno medības no dažādiem uztvērējiem pasaulē.
University of Massachusetts
Komentāri
