Τετάρτη, 7 Νοεμβρίου 2018

Μέτρησαν την μάζα της Γης χρησιμοποιώντας νετρίνα

Για πρώτη φορά, οι φυσικοί μέτρησαν τη μάζα της Γης χρησιμοποιώντας νετρίνα – τα ηλεκτρικά ουδέτερα στοιχειώδη σωματίδια που μπορούν να διασχίσουν ολόκληρο τον πλανήτη μας χωρίς καμία αλληλεπίδραση. Η τομογραφία της Γης με τα νετρίνα αποκάλυψε επίσης στους ερευνητές το πως μεταβάλλεται η πυκνότητα του πλανήτη από τον φλοιό μέχρι τον πυρήνα.Συνήθως, οι επιστήμονες προσδιορίζουν την μάζα και την πυκνότητα της Γης διαμέσου των βαρυτικών αλληλεπιδράσεων του πλανήτη μας και μελετώντας τα σεισμικά κύματα που διανύουν το εσωτερικό της Γης. Τα νετρίνα παρέχουν μια εντελώς ανεξάρτητη επαλήθευση των χαρακτηριστικών του πλανήτη, όπως η μάζα, η πυκνότητα και η ροπή αδράνειας.
Χρησιμοποιώντας τα δεδομένα από το παρατηρητήριο νετρίνων IceCube στο Νότιο Πόλο, οι φυσικοί Andrea Donini, Sergio Palomares-Ruiz και Jordi Salvado υπολόγισαν εκ νέου την μάζα, την ροπή αδράνειας και την πυκνότητα της Γης. Οι υπολογισμοί τους συμφωνούν με τις τελευταίες μετρήσεις που έγιναν με τον παραδοσιακό τρόπο.
Όταν πρωτόνια και άλλα σωματίδια υψηλής ενέργειας από το διάστημα αλληλεπιδρούν με την ατμόσφαιρα παράγονται νετρίνα υψηλής ενέργειας. Αυτά τα νετρίνα διανύουν ολόκληρη τη Γη χωρίς να αλληλεπιδράσουν, και πολύ σπάνια απορροφώνται από ατομικούς πυρήνες. Από το πόσο συχνά σταματούν αποκαλύπτεται η πυκνότητα της ύλης που διασχίζουν.
Τα νετρίνα που φτάνουν στον ανιχνευτή IceCube από διαφορετικές γωνίες διερευνούν διαφορετικά στρώματα της Γης. Για παράδειγμα, ένα νετρίνο που προέρχεται από την αντίθετη πλευρά του πλανήτη, τον Βόρειο Πόλο, θα περάσει από το φλοιό, το μανδύα και τον πυρήνα της Γης πριν φτάσει στον Νότιο Πόλο. Αλλά εκείνα που εισέρχονται από πλάγια θέση διανύουν μόνο τον φλοιό. Μετρώντας πόσα νετρίνα προέρχονταν από διάφορες γωνίες, υπολογίζονται οι πυκνότητες των διαφόρων τμημάτων της Γης και η συνολική της μάζα.

Η τεχνική αυτή δεν αποκαλύπτει προς το παρόν κάτι καινούργιο για τον πλανήτη. Αλλά στο μέλλον θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να καθορίσουν εάν όλη η μάζα της Γης προέρχεται από την κανονική ύλη. Ίσως ένα μέρος της μάζας να οφείλεται σε κάτι που «αποφεύγει» να αλληλεπιδράσει με τα νετρίνα, π.χ την σκοτεινή ύλη, η οποία αποτελεί το 26% της συνολικής μάζας και ενέργειας του σύμπαντός μας. Τα νετρίνα θα μπορούσαν να αποκαλύψουν την περίπτωση η Γη να υποθάλπει σκοτεινή ύλη στο εσωτερικό της.
Πάντως η «ζύγιση» με την βοήθεια των νετρίνων έδειξε πως η μάζα της Γης είναι M⊕=(6.0±1.3)×1024 kg. Η τιμή αυτή βρίσκεται σε πολύ καλή συμφωνία με περισσότερο ακριβείς μετρήσεις που γίνονται με την κλασική βαρυτική μέθοδο, εκ των οποίων η πιο πρόσφατη έδωσε M⊕=(5.9722±0.0006)×1024kg.

διαβάστε περισσότερα ΕΔΩ:Physicists measured Earth’s mass using neutrinos for the first time και ΕΔΩ:Neutrino tomography of Earth

Άλλα θέματα

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...