Geoneutrinos สามารถเปิดเผยจำนวนเชื้อเพลิงโลกที่เหลืออยู่ในถัง

ดาวเคราะห์ของเราได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์เป็นส่วนใหญ่ แต่ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่สำคัญที่สุดบางอย่างของโลกเช่นแผ่นเปลือกโลกและสนามแม่เหล็กพึ่งพาเชื้อเพลิงที่เก็บไว้ในส่วนลึกของโลก และในขณะที่นักธรณีวิทยาได้ประเมินมานานแล้วว่ามีเชื้อเพลิงเหลืออยู่เท่าไหร่ที่จะทำให้โลกของเราทำงานต่อไปได้ แต่ความจริงก็คือเราไม่ได้มีความคิดที่แท้จริงว่าเหลืออยู่เท่าไหร่ แต่ตอนนี้ต้องขอบคุณการทดลองอย่างจริงจังที่เกี่ยวข้องกับแอนตินิวตริโนเราอาจมีคำตอบภายในหนึ่งทศวรรษ

เมื่อเราพูดถึงเชื้อเพลิงของโลกเราจะไม่จัดการกับเชื้อเพลิงฟอสซิลหรือวัสดุอื่น ๆ ที่มนุษย์สกัดและเผาผลาญเพื่อเป็นพลังงาน แต่เรากำลังจัดการกับสิ่งที่พื้นฐานมากกว่านั้นคือการผสมผสานของพลังงานดั้งเดิมจากการก่อตัวของโลกและพลังงานนิวเคลียร์ที่เกิดจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี การรู้ว่าโลกเหลืออยู่เท่าใดจะชี้แจงคำถามพื้นฐานเกี่ยวกับการทำงานของดาวเคราะห์ของเรา

“ เราสามารถมีมุมมองที่เรียบง่าย - เราจำเป็นต้องรู้ว่าถ้าเรา 'วิ่งบนที่ว่างเปล่า' หรือเรามีเชื้อเพลิงมากมายเพื่อขับเคลื่อนเครื่องยนต์ของโลก” William McDonough นักธรณีวิทยาที่มหาวิทยาลัยแมริแลนด์และนักวิจัยที่กำลังมองหา วัดปริมาณเชื้อเพลิงของโลก ผกผัน. “ ประมาณ 150 ปีที่แล้วมีคนถามว่าดวงอาทิตย์จะส่องแสงนานแค่ไหน สิ่งนี้นำไปสู่คำถามเกี่ยวกับรายละเอียดของกระบวนการส่องแสง (เช่นการเผาไหม้นิวเคลียร์ในแกนกลางของดวงอาทิตย์) มันยังนำไปสู่ความอยากรู้พื้นฐานที่คล้ายกันเกี่ยวกับโลก”

วิธีการจริงที่เกี่ยวข้องกับที่นี่มีพิถีพิถันมาก แผนคือการวัดอนุภาคที่เรียกว่า geoneutrinos ชนิดพิเศษของ antineutrino ปล่อยออกมาจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีเช่นยูเรเนียมและทอเรียม เมื่อ geoneutrinos เหล่านั้นชนกับอะตอมไฮโดรเจนในเครื่องตรวจจับลายเซ็นปากโป้งทำให้นักวิจัยรวบรวมเหตุการณ์ทั้งหมดและประเมินอัตราการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสีในโลกซึ่งจะช่วยให้พวกเขาประมาณปริมาณเชื้อเพลิงของโลก

“ Zero พบเหตุการณ์ต่อปีคือชีวิตของฉันก่อนปี 2005”

ทั้งหมดนี้เป็นสิ่งที่ดีและดี แต่อนุภาคของอะตอมมีขนาดเล็กและมีการโต้ตอบน้อยเมื่อ geoneutrinos ไม่สามารถมองเห็นได้ง่าย คุณต้องมีเครื่องตรวจจับขนาดของอาคารขนาดเล็กที่ถูกฝังไว้ใต้ดินหนึ่งไมล์เพื่อป้องกันมันจากนิวตริโนจักรวาลที่จะทำให้การวัดยุ่งเหยิง ถึงแม้ว่าเราจะพบเห็นประมาณ 16 ครั้งต่อปีกับเครื่องตรวจจับกระแสไฟฟ้าเท่านั้น อีกครั้งอย่างพิถีพิถันถึงสุดขีดและแม้แต่ปี 16 ก็คือการปรับปรุงในสิ่งที่เคยเป็น

“ Zero พบเหตุการณ์ต่อปีคือชีวิตของฉันก่อนปี 2005” McDonough กล่าว แต่จำนวนกำลังจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเนื่องจากเครื่องตรวจจับขนาดใหญ่สามเครื่องในประเทศจีนและแคนาดาคาดว่าจะเพิ่มจำนวนการตรวจจับประจำปีที่สูงกว่า 500 เครื่องข้อมูลมูลค่าไม่กี่ปีอาจหมายถึงจุดข้อมูลหลายพันจุดมากกว่า เพียงพอสำหรับนักวิจัยที่จะเริ่มรู้สึกมั่นใจเกี่ยวกับอัตราการสลายตัวของทอเรียมและยูเรเนียม “ การทดลองเหล่านี้ใช้เวลานานเป็นทศวรรษหรือทศวรรษดังนั้นเราจึงเพิ่มจำนวนการสังเกตของเรามากกว่า 1,000 ครั้งต่อสองปี! นั่นคือสิ่งที่นับได้”

นี่คือสิ่งที่เมื่อเราค้นพบเราจะพบว่ามันน่าอัศจรรย์ที่เราไม่เคยรู้มาก่อน

มีวิทยาศาสตร์พื้นฐานที่ดีมากมายที่ต้องทำที่นี่เนื่องจาก McDonough และนักวิจัยเพื่อนของเขาหวังว่าจะสามารถสำรวจคำถามใหญ่ ๆ เกี่ยวกับเรื่องราวพันล้านปีของโลกความเร็วในการเผาไหม้เชื้อเพลิงและเท่าไหร่ที่เหลืออยู่ คำตอบที่นักวิจัยหวังว่าจะค้นพบอาจมีประโยชน์มากขึ้นในทันที

“ เราสามารถคาดการณ์ได้อย่างยอดเยี่ยมเกี่ยวกับทรัพยากรทางเศรษฐกิจและองค์ประกอบในโลกอยู่ที่ไหน” ดอนนาบอก ผกผัน. “ เรามียูเรเนียมในโลกเท่าไรที่จะใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์? ไนโอเบียมลิเธียมและ / หรือแลนทานัมมีอยู่ในโลกเท่าไหร่? เหล่านี้เป็นองค์ประกอบทั้งหมดที่เรามักจะขึ้นอยู่กับวันเหล่านี้ เราใช้องค์ประกอบในการสร้างพลังงานใช้พลังงานแล็ปท็อปของเราเพื่อให้ชิป GPS ของเราทำงานเพื่อสร้างแบตเตอรี่สำหรับรถยนต์ไฮบริดของเรา”

ตัวอย่างสุดท้ายนั้นให้การเปรียบเทียบที่ดีกับสิ่งที่ McDonough และเพื่อนนักวิจัยของเขาหวังที่จะบรรลุ แม้ว่าการตรวจจับ geoneutrinos นั้นไม่ง่าย แต่ก็จำเป็นมากหากเราต้องการทราบว่าโลกเหลืออยู่ในถังสุภาษิตเท่าไร นั่นเป็นสิ่งพื้นฐานเกี่ยวกับวิธีการทำงานของดาวเคราะห์ของเราสิ่งที่เมื่อค้นพบเราจะพบว่ามันน่าอัศจรรย์ที่เราไม่เคยรู้มาก่อน

“ มันก็เหมือนคนขับรถ” ดอนนากล่าว “ เขา / เธอรู้สองสิ่งที่สำคัญเกี่ยวกับตัวเขา / รถของเขา - มีน้ำมันเชื้อเพลิงเหลืออยู่เท่าใดและเขา / เธอใช้น้ำมันเชื้อเพลิงได้เร็วแค่ไหน มันเป็นคำของ่าย ๆ ที่เรามีเกี่ยวกับสิ่งที่อยู่ภายในรถถังของแม่ธรณีและเราใช้มันเร็วแค่ไหน”