Du ved, hvordan det er at få et røntgenbillede ud: du går til lægen, kommer i en stor maskine, hun tager på en blyvest og røntgenbilleder skyder gennem din krop og danner et billede af din skeletstruktur. Nå, ved hjælp af IceCube neutrino detektor - såvel som andre neutrino detektorer til at komme - er det muligvis muligt at gøre noget meget ligner dette, men med Jorden.
Et samarbejdende team af fysikere og geologer fra hele verden har foreslået, at det med opførelsen af IceCube, en neutrino-detektor ved Sydpolen, skulle være muligt at få et meget præcist billede af jordens kerne ved hjælp af neutrinoer, der strømmer gennem Jorden fra den anden side. Deres nylige papir er berettiget Afbildning af Jordens indre struktur med atmosfæriske neutrinoer.
Neutrinoer er partikler med meget lille masse, som ikke interagerer med andre typer stof meget ofte. Der er billioner af dem, der strømmer gennem din krop lige nu, men bekymre dig ikke: chancen for, at de vil interagere med nogen af de protoner eller neutroner, der udgør din krop, er meget, meget lave. Jo højere neutrinoenergien er, jo mere sandsynligt er det for at interagere med en partikel, der har masse. Når dette sker, oprettes en kaskade af andre partikler, og en partikel kaldet en muon, der produceres ved denne reaktion, kan detekteres.
Neutrino-teleskoper ligner ikke dine gennemsnitlige teleskoper; snarere består de af en enorm blok af stof, normalt vand eller is. IceCube er netop sådan en detektor, der består af en kubik km is på Sydpolen. Der er små "strenge" af detektorer placeret strategisk i isen for at registrere tilstedeværelsen af muoner fra neutrino-partikelinteraktioner. Detektorens store masse øger sandsynligheden for at finde kollisionerne mellem neutrinoer og andre partikler.
Ideen om at bruge neutrinoer som en måde at forestille Jordens indre har eksisteret i mere end 25 år, men IceCube er det første neutrino-teleskop med evnen til at registrere neutrinoer ved de energier, der er nødvendige for at give et nøjagtigt billede af kernen.
Brug af IceCube til at se det indre af Jorden ville øge vores forståelse af "kernemantelovergangen" - hvor Jordens kerne møder mantelen - fordi denne metode er mere nøjagtig end metoder, der i øjeblikket er brugt til at estimere, hvad indersiden af Jorden ser ud.
Dr. Francis Halzen fra University of Wisconsin Department of Physics, en af medforfatterne af forskningsdokumentet foreslår, ”vi kan se overgangen“ direkte ”og ikke udlede den fra en analyse af indirekte data, såsom data på Jorden lydbølger. Præcisionen af vores kortlægning er direkte relateret til vores vinkelopløsning på stien, der føres gennem Jorden af en neutrino. ”
Ligesom i en røntgenstråle, ville nogle af neutrinoerne, der kommer gennem Jorden, blive blokeret af den tætte kerne - ligesom jordens "skelet" - mens de, der strømmer gennem mantelen, som er mindre tæt, ville blive opdaget af IceCube.
Selvom IceCube-teleskopet stadig er under konstruktion, er det allerede begyndt at tage data og vil kun fortsætte med at forbedre, når flere detektorer tilføjes isen.
Dr. Halzen sagde, ”Et usædvanligt træk ved IceCube er, at vi betjener den delvist indsatte detektor, mens vi konstruerer den. Vi har indsamlet data, der er relevante for dette problem i mere end 1 år, og håber at køre halve detektoren, der starter i februar, dvs. efter endnu en byggesæson i løbet af den antarktiske sommer, der lige er startet. ”
Billedbehandlingen forventes afsluttet hvor som helst mellem de næste 3 og 10 år.
Kilde: Arxiv Paper
