“Röntgenkép” a Föld belsejéről

854

Szinte mindannyiunk számára ismerős az orvosi röntgenvizsgálatok környezete. A röntgensugarak számára áthatolhatatlan, ólomból készült védőruhában levő orvos melletti gépben vagyunk. A gép belsejében a látható fénynél sokkal nagyobb energiájú röntgensugárzás indul el az egyik oldalról, amely szinte akadálytalanul halad át testünk lágyabb szövetein, de többé-kevésbé elnyelődik a sűrűbb csontokban. A folyamat végeredményeként a röntgenfényre érzékeny lemezen kirajzolódik testünk és csontrendszerünk pontos szerkezete.

Immár 25 évvel ezelőtt felmerült egy olyan berendezés építésének gondolata, amely valamelyest hasonló módszerrel vizsgálhatná a Föld belső szerkezetét. A vizsgálathoz a rendkívül kis tömegű és a normális anyaggal szinte elhanyagolhatóan csekély mértékben kölcsönható elemi részecskék, a neutrínók használhatók fel, melyekből például saját testünkön is másodpercenként milliárdszor milliárd áramlik keresztül teljesen észrevétlenül. Annak az esélye, hogy egy neutrínó kölcsönhatásba lépjen testünk egy atomjának protonjával vagy neutronjával, általában roppant csekély, de nagyban függ a neutrínó energiájától: nagyobb energiájú neutrínó esetén nagyobb a kölcsönhatás esélye. Egy ilyen ütközéskor másodlagos részecskék egész raja keletkezik, amelyek közül az elektronnal rokon müon nevű részecske kimutatható.

A detektor működési elve. A kocka alakú térrészben a gömb alakú detektorok érzékelik a maganyag-neutrínó kölcsönhatás során keletkező részecskéket. A fantáziaképen a kék szín a közegben érvényes fénysebességnél nagyobb sebességgel mozgó részecskék Cserenkov-sugárzását jelzi (Forrás: IceCube Neutrino Observatory)

Bár a létező tervekben neutrínótávcsövekként emlegetik a műszereket, egy ilyen "teleszkóp" a legkevésbé sem emlékeztet a hagyományos optikai- vagy rádiótávcsövekre. Lényegében nagy mennyiségű anyagot tartalmazó, homogén tömbről van szó, amelyben detektorok hálózata keresi az esetleges kölcsönhatások nyomán keletkező müonokat. Az Antarktiszon jelenleg építés alatt álló IceCube (Jégkocka) neutrínóobszervatórium fő alkatrészeként éppen egy köbkilométeres jégkockát tartalmaz, amelybe egyenletes rácsszerkezet mentén kerülnek be a kisméretű detektorok.

Az IceCube berendezésével elsősorban a Föld belső szerkezetét kívánják kutatni a Földön áthaladó és elnyelődő neutrínók segítségével. Szemben a Föld belsejében terjedő, és oda-vissza verődő földrengéshullámok elemzésével, a Föld sűrűbb magjában és kevésbé sűrű köpenyében eltérő mértékben elnyelődő neutrínók segítségével közvetlen képet lehet majd alkotni bolygónk belső felépítéséről, különösképpen arról az átmeneti tartományról, amelyben a köpeny anyagát a mag hője már megolvasztja.

Az Antarktiszon épülő IceCube Obszervatórium területe (Forrás: IceCube Neutrino Observatory)

Noha a berendezést még építik, immár egy éve gyűjtik is az adatokat, miközben a létesítményt folyamatosan bővítik. A tervek szerint a beépítendő detektorok fele elkészül februárra, amikor az Antarktiszon beköszöntő nyár révén ismét megfelelővé válnak a feltételek az építési munkálatok folytatására. Az obszervatórium teljes befejezése 3-10 éven belül várható. 

Forrás:

Hozzászólás

hozzászólás