Du vet hur det är att göra en röntgenstråle: du går till läkaren, tar in en stor maskin, hon sätter på en blyväst och röntgenstrålar skjuter genom din kropp och bildar en bild av din skelettstruktur. Tja, med hjälp av IceCube neutrino detektor - såväl som andra neutrino detektorer för att komma - kan det vara möjligt att göra något som mycket liknar detta, men med jorden.
Ett samarbetsgrupp av fysiker och geologer från hela världen har föreslagit att med byggandet av IceCube, en neutrino-detektor på Sydpolen, skulle det vara möjligt att få en mycket exakt bild av jordens kärna med hjälp av neutrino som strömmar genom jorden från den andra sidan. Deras senaste tidning har rätt Avbildning av jordens inre struktur med atmosfäriska neutrinoer.
Neutrino är partiklar med mycket liten massa som inte interagerar med andra typer av material väldigt ofta. Det finns biljoner av dem som strömmar genom din kropp just nu, men oroa dig inte: chansen att de kommer att interagera med någon av protonerna eller neutronerna som utgör din kropp är väldigt låga. Ju högre energi neutrino, desto mer troligt är det att interagera med en partikel som har massa. När detta händer skapas en kaskad av andra partiklar, och en partikel som kallas en muon som produceras genom denna reaktion kan detekteras.
Neutrino-teleskop ser inte ut som dina genomsnittliga visningsteleskop; snarare består de av ett stort materialblock, vanligtvis vatten eller is. IceCube är just en sådan detektor som består av en kubik km is på Sydpolen. Det finns små "strängar" av detektorer placerade strategiskt i isen för att registrera närvaron av muoner från neutrino-partikelinteraktioner. Detektorns stora massa ökar sannolikheten för att hitta kollisioner mellan neutrino och andra partiklar.
Idén att använda neutrinoer som ett sätt att föreställa jordens inre har funnits i mer än 25 år, men IceCube är det första neutrino-teleskopet med förmågan att upptäcka neutrinoer vid de energier som krävs för att ge en exakt bild av kärnan.
Att använda IceCube för att se insidan av jorden skulle öka vår förståelse för "kärnmantelövergången" - där jordens kärna möter manteln - eftersom denna metod är mer exakt än metoder som för närvarande används för att uppskatta vad insidan av Jorden ser ut.
Dr. Francis Halzen från University of Wisconsin Department of Physics, en av medförfattarna till forskningsdokumentet föreslår, "vi kan se övergången" direkt "och inte dra slutsatsen från en analys av indirekta data, till exempel data på jorden ljudvågor. Precisionen för vår kartläggning är direkt relaterad till vår vinkelupplösning på vägen som tas genom jorden av en neutrino. "
Liksom i en röntgenstråle skulle några av neutrinoerna som kommer genom jorden blockeras av den täta kärnan - som jordens "skelett" - medan de som strömmar genom manteln, som är mindre täta, skulle upptäckas av IceCube.
Även om IceCube-teleskopet fortfarande är under uppbyggnad har det redan börjat ta data och kommer bara att fortsätta att förbättras när fler detektorer läggs till isen.
Dr. Halzen sade: ”Ett ovanligt drag med IceCube är att vi använder den delvis utplacerade detektorn medan vi bygger den. Vi har samlat in data som är relevanta för det här problemet i mer än ett år och hoppas kunna köra halva detektorn från och med februari, dvs efter ytterligare en byggsäsong under den antarktiska sommaren som just började. ”
Bilden förväntas vara färdig någonstans mellan de kommande 3 och 10 åren.
Källa: Arxiv Paper
