Odszkodowanie za dziurę w drodze
http://borex.lngs.infn.it/pictures/Borexino/.thumbs/med-SSS_PC_full-c7.jpgCho rosnce w byskawicznym tempie wyrafinowanie nowoczesnej technologii od kilkudziesiciu lat prowadzi do prawdziwego rozkwitu bada najodleglejszych zaktkw Wszechwiata, to nie oznacza to wcale, e wiemy ju wszystko, ba, istnieje w dalszym cigu sporo niejasnoci w naszej wiedzy o obiektach znacznie nam bliszych, wiele jeszcze pozostao nawet do odkrycia w zwizku z nasz ojczyst planet. Uzupenianie luk w tej wiedzy nie naley co prawda do zada astronomw i kosmologw – ktrych dokonania interesuj nas w ramach Cytadeli mimo wszystko najbardziej – jednak nie sam astronomi czek w kocu yje; przyznam szczerze, e o ile kiedy dokonania szeroko pojtych geologw interesoway mnie rednio lub nawet wcale, to w ostatnim czasie zarwno geologia wanie (oraz pozostajca z ni w jakim tam lunym zwizku paleontologia) zostay przeze mnie odkryte jako prawdziwa ‼terra incognita”. Z tego wzgldu zmuszony jestem prosi Czytelnikw wyczekujcych ‼kosmicznych” wieci o wybaczenie i wyrozumiao – jak sdz warto czasem wrci z kosmicznych podry na nasz planet, a dokadniej skierowa zainteresowanie na jej wntrze.
Jedn z cigle nierozwizanych do koca zagadek zwizanych z nasz planet jest bez wtpienia prawdziwa istota najgbiej ukrytej w jej wntrznociach czci, czyli planetarnego jdra. Dziki badaniom sejsmologicznym wiemy co prawda sporo ju o jego naturze, mimo to ambitni badacze nie musz jeszcze przez bardzo dugi czas martwi si o brak zaj. Sejsmologia w ich rkach to naprawd potne narzdzie, nie jest to jednak jedyny instrument, dziki ktremu w stanie jestemy Ziemi wyrywa po kawaku jej tajemnice – w pierwszej chwili moe okaza si to zaskakujce, jednak bardzo dobrze to zadanie realizuje rwnie zmylnie zastosowana wiedza z dziedziny fizyki czstek.
Midzynarodowy zesp naukowcw, zoony z badaczy z Woch, Stanw Zjednoczonych, Niemiec, Francji oraz Rosji wykorzystywa w swej pracy badawczej (o ktrej za chwil) dobrodziejstwa oferowane przez placwk naukow pod dwiczn nazw
Laboratori Nazionali del Gran Sasso, ukryt we wntrzu woskiego masywu grskiego Gran Sasso (umiejscowion w okolicy miejscowoci L’Aquila). W ramach tej placwki funkcjonuje niecodzienny projekt pod ‼wosko” brzmicym akronimem
BOREXINO (od BORon EXperiment), ktry w istocie jest niczym innym, jak po prostu ‼najzwyklejszym na wiecie” detektorem
neutrin.
Zanim powiemy sw kilka o samych badaniach, sw moe kilka o ‼delikwentach” badaniom podlegajcym. Neutrina to bardzo ‼specyficzne” czstki elementarne – nie do, pod wzgldem liczebnoci s chyba bezkonkurencyjne w caym Wszechwiecie, to maj do tego zaskakujce cechy: nie oddziaywuj niemal w ogle z materi, przenikajc bez adnego wysiku obiekty wielkoci na przykad Ziemi, do tego ich masa jest bardzo niewielka i bliska zeru. Biorc pod uwag tak charakterystyk czstek nietrudno si domyle, e ich detekcja sprawia niemae problemy – rzeczywicie, rejestrowanie neutrin do wdzicznych zada nie naley. Istnienie neutrin zostao przewidziane – w teorii – przez wybitnego szwajczarskiego fizyka
Wolfganga Pauliego, ktry ju w 1930 roku stwierdzi, i czstki takie musz istnie (nie wnikajmy moe dlaczego, bo to regiony, w ktrych mog si niemiosiernie zaplta). Zanim jednak potwierdzono eksperymentalnie ich obecno upyny niemal trzy dekady – dokonano tego w drugiej poowie lat pidziesitych XX. wieku, i to nie bez wysiku. Trudnoci zwizane z zarejestrowaniem czstki mog wydawa si niewiarygodne, gdy uzmysowimy sobie (zgodnie z nasz obecn o niej wiedz), e w kazdej sekundzie przez organizm kadego z nas ‼przelatuje” bez maa… 50 bilionw tych czstek, jednak wymienione wczeniej egzotyczne cechy neutrin usprawiedliwiaj cakowicie biednych badaczy.
Wszystkich zainteresowanych szczegowszymi informacjami o tych fascynujcych czstkach zachcam do szperania w materiaach dostpnych w Internecie, tutaj dodam tylko, e neutrina powstaj – midzy innymi – w trakcie tzw.
rozpadw ‼beta”, rozrniamy ich trzy rodzaje (
neutrina elektronowe, mionowe i taonowe) i, co bardzo ciekawe, czstki te potrafi w trakcie swej podry zmienia swj rodzaj, podlegaj tzw.
oscylacji neutrinowej. W kontekcie tego wpisu jednak najwaniejszym faktem jest pierwszy z wyej wspomnianych – neutrina powstaj przy radioaktywnym rozpadzie niestabilnych jder atomowych.
Kiedy do takiego rozpadu dochodzi, wydzielana jest midzy innymi energia cieplna. I tutaj szczliwie w kocu wracamy to zasadniczego tematu wpisu – mimo e sporo jeszcze tajemnic jdro Ziemi przed nami kryje, to raczej pewne wydaje si, i duy udzia w generowaniu ciepa we wntrzu planety ma wanie rozpad pierwiastkw takich jak uran, tor oraz potas. Naturalna radioaktywno jdra Ziemi uwaana jest za jeden z gwnych ‼generatorw” ciepa naszej planety.
Rozpad radioaktywny generuje wic neutrina – badajc energi takiej ulotnej czstki, docierajcej do nas z wntrza Ziemi (zwanej geoneutrinem, by odrni je od
neutrin sonecznych, docierajcych do nas od naszej rodzimej gwiazdy, czy te neutrin atmosferycznych, powstajcych w wyniku kolizji promieniowania kosmicznego z czsteczkami grnych warstw atmosfery), sporo mona dowiedzie si o charakterystyce jdra, ktre ulego rozpadowi. W ten sposb to naukowcy uzyskuj dostp do wiedzy o skadzie tej czci planety, ktrej bezporednie badanie jest, jak atwo si domyle, po prostu niemoliwe.
Wykrywanie neutrin to zadanie ze wzgldu na ich kopotliw charakterystyk nieatwe – w celu ich detekcji buduje si zaawansowane technologicznie detektory, wrd ktrych najszerzej chyba znanym jest potny
detektor SuperKamiokande, umiejscowiony w Japonii. Zasada dziaania takiego detektora jest (oczywicie w uproszczeniu, i to znacznym) zwykle taka sama: gboko pod ziemi, najlepiej z dala od sztucznych rde neutrin (ktrymi s elektrowni e jdrowe) umieszcza si potne zbiorniki z pynem, tzw.
scyntylatorem. Scyntylator to inaczej mwic substancja, ktra emituje wiato, gdy przenika przez ni promieniowanie. Ogromne zbiorniki pene scyntylatora umieszczane s wic pod ziemi, gdzie poza zbiornikiem drugim najistotniejszym elementem s
fotopowielacze, inaczej mwic detektory wiata o ogromnej czuoci (rejestrujce pojedyncze fotony) i szybkoci rejestracji. Takich fotopowielaczy komora zawierajca zbiornik posiada bez liku, wystarczy zajrze (gorco polecam!) do galerii detektora BOREXINO pod
tym adresem, by zobaczy od groma fascynujcych zdj.
Dobrze wic, zbudowalimy w pocie czoa detektor, w jaki sposb jednak detektor ten wykrywa neutrina, ktre przecie nie s ‼wiatem”, do tego niemal nie oddziauj z materi? Ot wielko zbiornika ma swoje uzasadnienie – ogromna ilo scyntylatora konieczna jest wanie dlatego, e neutrina tak bardzo wymykaj si detekcji: kiedy przypomnimy sobie, i na kady centymetr kwadratowy powierzchni na Ziemi w cigu sekundy dociera kilkadziesit miliardw neutrin, liczba rejestrowanych przez detektory neurin bdzie miesznie maa – w przypadku detektora BOREXINO mowa jest bowiem o kilku neutrinach sonecznych na dzie, nie wspominajc ju o geoneutrinach, ktrych rejestrowane jest zaledwie ok. 10 na… rok. Dziaanie detektora neutrin wymaga wic ogromnej cierpliwoci. Neutrina, jak ju wiemy, niemal nie posiadaj masy i niemal nie oddziaywuj z materi, jednak to sowo – niemal – jest tutaj kluczowe. Stwarzajc dla neutrin idealne warunki (ogromna ilo scyntylatora), przyprawiajc to niezwykle czu aparatur (fotopowielacze) i dokadajc do tego cae oprzyprzdowanie i oprogramowanie oraz anielsko cierpliw ekip badaczy w kocu sprawimy, e jedno z nieliczonej liczby neutrin, przenikajcych w kadej chwili detektor, si rzeczy wychwycone zostanie przez szczliwe jdro w komorze i doprowadzi do jego rozpadu, a tym samym do wygenerowania ultrakrtkiego bysku wiata.
Detektor BOREXINO, ktry jest czternastometrow kul zawierajc 300 ton scyntylatora otoczon przez 2.200 fotopowielaczy, powsta waciwie w celu badania neutrin sonecznych, jednak nie powstrzymao to naukowcw przed wykorzystaniem detektora do rejestracji geoneutrin. Jak poinformowali badacze biorcy udzia w kolaboracji nie byo to zadanie pozbawione widokw na przyso – badacze poinformowali wanie, e udo si osign zaoony cel. Wnioskujc o naturze rozpadajcych si jder atomowych na podstawie ‼przechwyconych” neutrin badacze stwierdzili, e neutrina pochodziy z rozpadu uranu oraz toru, potwierdzajc tym samym przypuszczenia geologw odnonie skadu chemicznego wntrza planety. To jednak dopiero pocztek – aby pozna skad jdra oraz paszcza Ziemi w szczegach sam detektor BOREXINO nie wystarcza, do tego celu konieczne byoby stworzenie globalnej sieci detektorw neutrin. Naukowcy przypuszczaj, e wrd wwczas wykrytych neutrin powinne znale si i takie, ktre powstay w trakcie rozpadu jder potasu i rubidu.
Wyniki zebrane przez badaczy we woskich grach nie s wprawdzie pierwsz prb rejestracji geoneutrin – podobne zadanie realizowane byo ju w 2004 roku w Japonii, jednak wyniki wwczas uzyskane byy co najmniej kontrowersyjne, gdy detektor zastosowany do ich uzyskania znajdowa si w ssiedztwie kilku elektrowni atomowych, mogcych zafaszowa rejstracj. Niezalenie od tego jednak dziki takim badaniom naukowcy blisi s znw o krok do poznania prawdziwej natury tysicy kilometrw ska, po ktrych dzie w dzie stpamy.
rdo:
Link 1Zdjcie: Detektor BOREXINO w caej swej krasie
rdo zdjciaCredit: BOREXINO-Collaboration
Wywietl peny artyku
zanotowane.pldoc.pisz.plpdf.pisz.plmizuyashi.htw.pl