Sie wissen, wie es ist, eine Röntgenaufnahme zu machen: Sie gehen zum Arzt, steigen in ein großes Gerät, sie zieht eine Bleiweste an und Röntgenaufnahmen schießen durch Ihren Körper und bilden ein Bild Ihrer Skelettstruktur. Nun, mit dem IceCube-Neutrino-Detektor - und anderen zukünftigen Neutrino-Detektoren - könnte es möglich sein, etwas sehr Ähnliches zu tun, aber mit der Erde.
Ein Team von Physikern und Geologen aus der ganzen Welt hat vorgeschlagen, dass mit dem Bau von IceCube, einem Neutrino-Detektor am Südpol, ein sehr genaues Bild des Erdkerns mithilfe von Neutrinos erhalten werden soll, die durch die Erde strömen Die andere Seite. Ihre jüngste Arbeit ist berechtigt Abbildung der inneren Struktur der Erde mit atmosphärischen Neutrinos.
Neutrinos sind Teilchen mit sehr geringer Masse, die nicht sehr oft mit anderen Arten von Materie interagieren. In dieser Sekunde strömen Billionen von ihnen durch Ihren Körper, aber keine Sorge: Die Wahrscheinlichkeit, dass sie mit einem der Protonen oder Neutronen interagieren, aus denen Ihr Körper besteht, ist sehr, sehr gering. Je höher die Energie des Neutrinos ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass es mit einem Teilchen mit Masse interagiert. Wenn dies geschieht, wird eine Kaskade anderer Partikel erzeugt, und ein Partikel, das Myon genannt wird und durch diese Reaktion erzeugt wird, kann nachgewiesen werden.
Neutrino-Teleskope sehen nicht wie normale Teleskope aus. Vielmehr bestehen sie aus einem riesigen Materieblock, normalerweise Wasser oder Eis. IceCube ist ein solcher Detektor, der aus einem Kubikkilometer Eis am Südpol besteht. Es gibt kleine „Ketten“ von Detektoren, die strategisch im Eis platziert sind, um das Vorhandensein von Myonen aus Neutrino-Partikel-Wechselwirkungen aufzuzeichnen. Die große Masse des Detektors erhöht die Wahrscheinlichkeit, Kollisionen zwischen Neutrinos und anderen Partikeln zu finden.
Die Idee, Neutrinos zur Abbildung des Erdinneren zu verwenden, gibt es seit mehr als 25 Jahren. IceCube ist jedoch das erste Neutrino-Teleskop, das Neutrinos mit den Energien erfassen kann, die für ein genaues Bild des Kerns erforderlich sind.
Die Verwendung von IceCube zur Betrachtung des Erdinneren würde unser Verständnis des „Kern-Mantel-Übergangs“ verbessern - bei dem der Erdkern auf den Erdmantel trifft -, da diese Methode genauer ist als die derzeit verwendeten Methoden, um das Innere der Erde abzuschätzen Die Erde sieht aus wie.
Dr. Francis Halzen vom Institut für Physik der Universität von Wisconsin, einer der Mitautoren des Forschungspapiers, schlägt vor: „Wir können den Übergang„ direkt “sehen und ihn nicht aus einer Analyse indirekter Daten wie Daten auf der Erde ableiten Schallwellen. Die Genauigkeit unserer Kartierung hängt direkt mit unserer Winkelauflösung auf dem Weg zusammen, den ein Neutrino durch die Erde nimmt. “
Ähnlich wie bei einer Röntgenaufnahme würden einige der Neutrinos, die durch die Erde kommen, durch den dichten Kern blockiert - wie das „Skelett“ der Erde -, während diejenigen, die durch den weniger dichten Mantel strömen, erkannt würden von IceCube.
Obwohl sich das IceCube-Teleskop noch im Bau befindet, hat es bereits mit der Datenerfassung begonnen und wird sich erst weiter verbessern, wenn dem Eis weitere Detektoren hinzugefügt werden.
Dr. Halzen sagte: „Ein ungewöhnliches Merkmal von IceCube ist, dass wir den teilweise eingesetzten Detektor während des Baus bedienen. Wir sammeln seit mehr als einem Jahr Daten, die für dieses Problem relevant sind, und hoffen, ab Februar die Hälfte des Detektors laufen zu lassen, d. H. Nach einer weiteren Bausaison über den gerade begonnenen antarktischen Sommer. “
Die Bildgebung wird voraussichtlich zwischen den nächsten 3 und 10 Jahren abgeschlossen sein.
Quelle: Arxiv Paper
