El calor generado por la tierra es (en última instancia) una fuente radiactiva

La tierra se está calentando. Sabemos que la temperatura interna aumenta cuando nos hundimos en la corteza terrestre. A una profundidad de 25 km, alcanza los 750 grados; En el medio, se estimó en 4000 a. Las aguas termales han sido populares desde la antigüedad y hoy en día se utiliza energía geotérmica para calentar apartamentos. Las erupciones volcánicas, los géiseres y los terremotos son signos de fuerza interior.
Para la energía total emitida por la tierra, medimos el flujo de calor promedio emitido en 87 milivatios por m2 de superficie o decenas de miles de energías recibidas del sol. 47 metros cuadradosO varios miles de plantas de energía nuclear. El origen ha sido un misterio durante mucho tiempo, y ahora sabemos que gran parte de él es radiación.

¿Cómo se forman las moléculas?

Para comprender la fuente de este calor, debemos remontarnos al origen de los elementos moleculares.

El Big Bang produce materia en forma de protones, neutrones, electrones y neutrinos. Hace unos 370.000 años, se formaron los primeros átomos, protones que atraen electrones para liberar hidrógeno. Los otros núcleos son un poco más pesados, deuterio, helio, que ocurren en paralelo, llamados Nucleosíntesis primitiva.

La forma de crear artículos enormes es muy laboriosa. No hasta que la formación estelar y los núcleos masivos prosperen en una llama estelar; Aquí está Nucleosíntesis estelar Tomó miles de millones de años concebir. Luego, estos elementos se esparcen en el espacio en el momento en que las estrellas mueren y quedan atrapadas a nivel planetario.

Entonces la composición de la tierra es muy compleja y afortunadamente para nuestra existencia, desde el hidrógeno hasta el átomo más simple, desde el carbono hasta moléculas enormes como el uranio hasta todos los elementos naturales, el hierro … y todo. Table de Mendeleev. Los intestinos de la tierra contienen una panoplia de elementos nucleares recogidos en diferentes capas, que se distribuyen según la estructura de la cebolla.

Nuestro planeta contiene todos los elementos indicados en la tabla periódica de elementos © Scalar & Mitch – Wikipedia CC BY-SA

Sabemos muy poco sobre el interior de nuestro planeta, con minas profundas que alcanzan un máximo de 10 km y un radio de 6.500 km. Se puede obtener un conocimiento experimental más profundo a través de mediciones sísmicas. A partir de estos datos, los geólogos han dividido la estructura de la tierra en diferentes categorías: el núcleo en el centro, que muestra visualmente el interior y el exterior líquido, seguido de las capas interior y exterior y finalmente la corteza. Sin embargo, la tierra, debido a la composición de los elementos masivos que son inestables, es radioactiva y esto representa un original método complementario para examinar su interior y comprender mejor de dónde proviene su calor.

¿Qué es la radiación?

Medicamentos y cosméticos con dosis bajas de radio a principios del siglo XX © Rama – Wikipedia CC BY-SA

La radiación es un fenómeno natural muy común e inevitable. Todo en la Tierra es radioactivo, lo que significa que de repente produce partículas elementales y emitimos unos pocos miles de partículas por segundo. Durante la época de Marie Curie no se temía en absoluto a la opinión pública. Al contrario, apreciamos sus beneficios: compramos cremas de belleza con radioactividad certificada y glorificamos las propiedades de las aguas minerales tal como se originaron en la literatura de la época. Maurice LeBlanc escribe sobre la fuente termal que salvó a una de sus aventuras, Arsene Lupin:

«El agua contiene los principios del poder y la energía, lo que realmente la convierte en una fuente de juventud, principios derivados de una radiación asombrosa» (Maurice LeBlanc, La joven dama de ojos verdes, 1927).

Se conocen diferentes tipos de radiación, cada uno de los cuales conduce a una emisión repentina de partículas y libera energía, que se conoce por deposición de calor. A continuación, nos centraremos en el tipo de desintegración «beta» que libera electrones junto con neutrinos. El electrón se absorbe tan pronto como se produce, pero el neutrino contiene una sustancia muy rica que puede detener el movimiento de la mayoría de los materiales. La tierra es transparente a todos los neutrinos y por tanto la detección de neutrinos generados por la desintegración radiactiva dentro de la tierra nos permite observar en principio lo que está sucediendo a grandes profundidades.

Los zionutrinos, el nombre que se le da a estas células producidas por nuestro planeta, proporcionan por tanto un método original de exploración de la tierra profunda. Aún no se han identificado, ya que responde muy poco al material de neutrinos, por lo que es Tour de Force. Sin embargo, existen detectores lo suficientemente pesados ​​y han demostrado ser adecuados para dicha investigación.

Mapa mundial de neutrinos terrestres © SM Usman et al / Agencia de Inteligencia y Geoespacial de EE. UU. / AGM2015

Las principales fuentes de zeonutrinos son elementos pesados ​​con una vida útil muy larga, cuyas propiedades se deben a estudios de laboratorio. Estos son principalmente elementos de uranio, torio y potasio. Por ejemplo, la desintegración del núcleo del uranio 238 produce una media de 6 neutrinos al mismo tiempo, ya que libera 52 megaelectronvoltios de energía a través de las células emisoras, que se detienen en el material y depositan calor. Cada neutrino tiene una potencia de alrededor de 2 megaelectronvoltios. Tenga en cuenta que la potencia de 1 megaelectronvoltio corresponde a 1,6 10-13 julios en unidades oficiales. Esto significa que el calor total de la tierra requiere 1.025 desintegraciones por segundo. ¿Podemos detectar estos neutrinos?

¿Cómo ver los zionotrinos?

En la práctica, estamos limitados a tomar medidas totales donde se encuentra el dispositivo, que ve corrientes provenientes de todas las direcciones. Entonces es complicado obtener información precisa sobre las fuentes, no se puede medir la dirección de llegada. Debemos confiar en modelos que desarrollen simulaciones por computadora. Conociendo el espectro de energía de cada modo de desintegración y modelando la densidad y ubicación de los diversos rangos geográficos que contribuyen al resultado final, capturamos el espectro global de neutrinos esperados y restamos el número de eventos que ocurren en un detector dado. Este número sigue siendo muy bajo: es un detector de kilotoneladas y algunos eventos por año.

Dos experimentos recientes contribuyeron a esta investigación: Camland, Un detector escondido debajo de una montaña japonesa que pesa 1,000 toneladas y
Borexino Establecido en una galería excavada bajo la montaña Gran Sasso en Italia y con un peso de 280 toneladas. En ambos casos existe un «sintetizador líquido» en el medio sensible. De hecho, para
Identificar zeonutrinos O
Del cosmosEs necesario implementar una detección efectiva a bajas energías: es la activación de las moléculas del líquido espumoso. Un neutrino interactúa con un protón y se conocen las células producidas Con una multa Sabemos reconocer por la luz.

El experimento Snow + utiliza el detector Snowlab en Canadá, especialmente para detectar zionotrinos | © Snowlab / Flickr

Camland informó más de 100 eventos y borexino alrededor de veinte eventos atribuidos a sionutrinos con un 20 a 30% de incertidumbre. No sabemos cómo volver a su punto de emisión, pero toda esta medida, aunque cruda, es suficiente para mostrar concordancia con las estimaciones de la simulación dentro de los límites de las estadísticas débiles obtenidas.

Así, la hipótesis Desarrollado en el pasado Ahora se excluye la presencia de un reactor nuclear en el medio de nuestra tierra hecho de bola de craqueo de uranio, similar a los reactores que generan electricidad. La desintegración es una forma de radiación que ya no es abrupta, sino que se imita.

En el futuro, esperamos cooperar con detectores nuevos y más eficientes en la fabricación en Canadá, SNO +, Y en China,
Juno, Lo que mejora nuestro conocimiento de los zeonutrinos.

“Más que empobrecerse, además del contenido visible del objeto desaparecido hace más que enriquecerlo, le da sentido, lo completa. Paul (Paul Claudel, Positions and Proposals, 1928).

Este análisis fue escrito por Fran యి ois Vannouchi, investigador en física celular y experto en neutrinos (Universidad de París). El artículo original fue publicado en el sitio web. Conversacion.