首個反中微子排放地圖:有助了解地球內部狀況

作者:一一奇聞 目錄:科學探索  時間:2022-02-24 

有助于科學家了解地球內部狀況

  對來自核反應堆的反中微子的探測,有助于科學家進一步了解核反應過程,以及未來可能的防核應用。圖中顯示了南、北半球核反應堆的反中微子活動熱點,重點區域為歐洲、美國和中國。

  在所有地面反中微子中,百分之九十九以上來自地球內部,剩余部分來自于核反應堆。圖中顯示了“地球物理學反中微子”的范圍,顏色越深表示排放越多。

  夏威夷大學約翰-勒尼德教授表示:“這幅反中微子地圖或將開創一個全新的科學分支。該地圖有點類似于哥倫布抵達新大陸后繪制的首個北美地圖,最初的探險家們利用分散、零星的地理信息繪制成一幅地圖,為之后的同僚們提供了一個綜合的探險工具。”

  新浪科技訊 北京時間9月6日消息,據國外媒體報道,通過分析研究于意大利和日本的兩個探測器提供的數據以及國際原子能機構從400個核反應堆中收集的數據,科學家繪制出一幅反中微子排放地圖,展現反中微子排放情況,該圖有助于科學家了解地球內部狀況,以及早期太陽星云中行星的形成過程。

  對于地球物理學家而言,地殼下發生著什么的確是一個巨大的謎。關于地球內部產生的熱量多少,科學家有一個粗略的了解,但是直今都無法準確斷定這些熱量是從哪里產生的。如今,科學家通過分析研究,最新繪制出首幅全球反中微子排放地圖,或將幫助人們深入了解地球的內部狀況,以及其間發生的熱反應過程。該地圖還有助于科學家監測由核反應堆產生的人工輻射。

  中微子和反中微子是迄今為止科學界已知的最微小亞原子粒子,是恒星、超新星、黑洞和人工核反應堆中核反應的副產品,它們的來源可以是地球內部的放射衰變,也可以是核反應堆。地球在形成時留下的熱量,刺激了板塊構造、火山以及地球磁場的產生。這幅地圖由《科學》雜志網絡版刊登發布,展示了地球內部熱量是如何流動的,有助于人們進一步了解早期太陽星云中行星的形成過程。

  夏威夷大學約翰-勒尼德教授表示:“這幅反中微子地圖或將開創一個全新的科學分支。該地圖有點類似于哥倫布抵達新大陸后繪制的首個北美地圖,最初的探險家們利用分散、零星的地理信息繪制成一幅地圖,為之后的同僚們提供了一個綜合的探險工具。”該研究項目負責人之一、馬里蘭大學地理學教授威廉-麥克唐納夫補充說:“我們很難觀察了解地球內部,即使在現代高科技條件下,這種觀測也是非常困難的。特別要指出的是,這幅地圖對于我們研究地殼及地幔的運動過程將非常有用。”

  眾所周知,中微子極難研究,因為它們個頭小、質量輕、不帶電,可自由穿過物質,且與物質的相互作用十分微弱,在地球上廣泛存在,每時每刻通過各種物質結構的中微子數以萬億計。相對而言,反中微子略微容易探測一些,可以通過一種名為逆β衰變的方式進行探測。觀測這些粒子反應需要體積巨大的探測器,大小相當于一座小型辦公樓,內置于約1英里(約合1.6公里)長地道以防護其免受宇宙射線干擾。

 

  在最新研究中,通過分析研究位于意大利和日本的兩個探測器提供的數據,以及國際原子能機構從400個核反應堆中收集的數據,研究小組繪制出這幅反中微子排放地圖,展現地球內部深處的中微子排放情況。總體而言,人工反中微子源所占比例不到百分之一。麥克唐納夫表示:“對于國際安全而言,記錄核反應堆意義重大。作為一名地理學家,我特別感到興奮的是,通過這幅地圖我們有望進一步了解地球內部情況。借助該研究項目,我們對地球在不同地質年代中的燃料預算有了基本了解,將來很可能對地球內部的結構詳情有新的認識。”

  未來,研究小組計劃借助改進的地球內部模型,以及最新的反中微子探測技術,保持對這幅全球反中微子地圖的持續更新。作為該科研項目的負責人,國家地理空間情報局研發科學家肖恩-烏斯曼解釋說:“反中微子只是地球自然放射產生的一種粒子,國家地理空間情報局目前正與UMD合作,研發其它輻射地圖,以對地球的自然伽瑪和中子輻射進行描繪。”

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