Учёные МГУ в составе коллаборации Борексино представили новые данные измерения потоков нейтрино, получаемых из глубин Земли. Эти данные помогут уточнить модели строения Земли и процессов, проистекающих в ее недрах. Результаты исследования опубликованы в последнем номере журнала Physical Review D. Статья стала выбором редакции этого номера.

В эксперименте Борексино получены новые данные измерения потоков нейтрино, излучаемых из глубин Земли. В создание детектора Борексино и получении этих данных большой вклад внесли ученые НИИЯФ МГУ, НИЦ «Курчатовский институт» и ОИЯИ. 
 
Так же, как и Солнце, Земля испускает невидимые невооруженным глазом частицы, геонейтрино, которые образуются в процессах радиоактивного распада элементов в глубинах Земли. Каждую секунду поток в несколько миллионов геонейтрино пронизывает каждый квадратный сантиметр земной поверхности. Изучение геонейтрино позволяет прояснить процессы и условия в земных глубинах, все еще представляющие загадку в наши дни.
 
Детектор Борексино, расположенный в подземной Национальной Лаборатории Гран-Сассо (Италия), сегодня является одним из двух детекторов в мире, наблюдавших эти призрачные частицы. Набор данных на детекторе исследователи начали в мае 2007 года. К 2019 году количество идентифицированных геонейтрино увеличилось в два раза по сравнению с 2015 годом благодаря большему времени набора данных и значительному улучшению методов анализа. Это позволило уменьшить неопределенность измерения полного потока геонейтрино с 27 до 18%.
 
Выполненные исследования с достоверностью 99% указывают на наличие радиоактивных элементов не только в коре, но и земной мантии. Кроме того, впервые установлены ограничения на содержание в мантии урана и тория.
 
Интенсивное магнитное поле Земли, непрекращающаяся вулканическая активность, движение тектонических плит, конвекция в мантии — все эти процессы в недрах и на поверхности Земли во многом являются уникальными для планет Солнечной системы. В частности, вопрос происхождения тепла в недрах Земли обсуждается учеными на протяжении последних 200 лет. Измерения потока геонейтрино позволяют понять, каков вклад радиогенной составляющей в полный тепловой поток, и в особенности, как много тепла излучается радионуклидами в земной мантии. Ученые коллаборации Борексино выделили вклад от мантии в поток геонейтрино, используя измеренный полный поток геонейтрино из недр Земли и геологические данные о содержании радиоактивных изотопов в литосфере.
 
Эти детали важны для уточнения моделей строения Земли и процессов, проистекающих в ее недрах. Как пример, высока вероятность (85%) того, что процессы радиоактивного распада в глубинах Земли ответственны за большую часть потока тепла из Земли, при этом менее половины потока представляет собой тепло, накопленное еще при формировании Земли. Таким образом, радиоактивность Земли дает весомый вклад в энергию, питающую вулканическую активность, землетрясения, а также механизм геодинамо, ответственный за магнитное поле Земли.
 
В публикации представлены не только новые результаты, но и детали проведенного анализа, которые будут востребованы учеными, работающими на следующем поколении жидко-сцинтилляционных детекторов, нацеленных на измерение потоков геонейтрино.
 
«Серьёзным вызовом для физиков на сегодня остается более точное измерение потока геонейтрино от мантии. Для этого, вероятно, будут использоваться несколько детекторов, расположенных в разных точках Земли. Есть проект создания геонейтринного детектора в России, в Баксанской нейтринной обсерватории. Другим проектом является детектор JUNO, в настоящее время сооружаемый в Китае, который будет в 70 раз больше Борексино по массе, что позволит достичь большей точности измерений за более короткие сроки», – рассказал старший научный сотрудник НИИЯФ МГУ Александр Чепурнов.

 
Пресс-служба МГУ
 
Иллюстрация: 
Детектор Борексино является спектрометрическим прибором, регистрирующим энергию прилетающих нейтрино. Так измеряется энергетический спектр геонейтрино, изображенный в нижнем левом углу рисунка. Copyright: Borexino collaboration

Источники

Нейтринные сигналы из земных недр
Научная Россия (scientificrussia.ru), 03/02/2020

Похожие новости

  • 28/09/2018

    Физики обнаружили новый механизм генерации звука в жидкой комплексной плазме

    ​Физики из МГТУ имени Н.Э. Баумана совместно с российскими и зарубежными коллегами впервые исследовали термоакустическую неустойчивость, приводящую к генерации звука в жидкой комплексной плазме. Результаты показывают, что это новая неустойчивость в комплексной плазме, и аналогичные неустойчивости могут существовать во многих открытых и химически реактивных системах.
    521
  • 12/03/2019

    Нейросеть научили предсказывать сигналы детекторов частиц

    Сотрудники ВШЭ и Яндекса разработали метод, который позволяет значительно ускорить моделирование процессов на Большом адронном коллайдере (БАК). Новый подход заключается в обучении нейросети генерации результатов попадания реальных частиц в детекторы.
    435
  • 27/11/2017

    Композиционный материал из графена и дисульфида ванадия повысит емкость и скорость заряда литий-ионных батарей

    ​Ученые из Института физики им. Л.В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН совместно с коллегами из СФУ и Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» предложили использовать соединение графена с монослоем дисульфидом ванадия в качестве анодного материала для литий-ионных батарей.
    1943
  • 04/12/2018

    Ученые заявили о новых случаях регистрации гравитационных волн из-за слияния черных дыр

    ​Научные коллаборации LIGO и Virgo объявили о четырех новых регистрациях гравитационных волн. Обсерватории также выпускают первый каталог событий, в которых были зарегистрированы гравитационные волны, сообщает пресс-служба МГУ.
    1299
  • 15/12/2017

    Российские ученые исследовали взаимодействия одиночных импульсов

    ​Российские ученые изучили поведение одиночных импульсов волн - однократных возмущений, распространяющихся в пространстве или в среде, - при их столкновении в нелинейных средах. Результаты работы ученых из России и Швеции опубликованы в журнале Nonlinear Dynamics.
    1592
  • 14/10/2017

    Российские ученые разработали компактный детектор фотонов

    ​Сотрудники Московского педагогического государственного университета создали компактную микросхему, которая детектирует одиночные фотоны - кванты света - и определяет состав света. Такие детекторы могут применяться в медицине и в системах безопасности.
    865
  • 25/05/2019

    Ученые доказали, что слияние белых карликов не всегда приводит к термоядерному взрыву

    ​Российские ученые из Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова нашли подтверждение тому, что слияние массивных белых карликов не всегда сопровождается термоядерным взрывом, а может привести к образованию нейтронной звезды.
    684
  • 09/01/2018

    Российские ученые смоделировали химические процессы Луны и Меркурия

    Доцент физического факультета Рашид Валиев совместно с коллегами из МГУ и ТПУ смоделировал химические процессы, которые происходят в окружающем пространстве (экзосферах) Луны и Меркурия. Результаты работы опубликованы в журнале Planetary and Space Science.
    693
  • 16/01/2018

    Российские физики обнаружили у жидких кристаллов эффект памяти

    ​Сотрудники физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова совместно с российскими и зарубежными коллегами обнаружили эффект памяти в жидких кристаллах под действием сильных электрических полей. Результаты исследования были опубликованы в журнале Scientific Reports.
    1717
  • 23/09/2019

    В России создали диагностическое оборудование для ITER

    ​Российские ученые разработали диагностическое оборудование для Международного экспериментального ядерного реактора ITER, которое может работать в экстремальных условиях. Это ускорит процесс строительства нового, более экологичного и безопасного источника энергии.
    474