Geoneutrinos peut révéler la quantité de carburant qu'il reste dans la citerne

Notre planète tire une grande partie de son énergie du Soleil, mais certains des phénomènes naturels les plus cruciaux de la Terre - comme la tectonique des plaques et le champ magnétique - dépendent du carburant stocké dans les profondeurs de l’intérieur de la Terre. Et bien que les géologues aient depuis longtemps estimé à quel point il restait de l’essence pour faire fonctionner notre planète, la réalité est que nous n’avons pas la moindre idée de ce qu’il nous reste à faire. Mais maintenant, grâce à une expérience sérieuse astucieuse impliquant des antineutrinos, nous pourrions avoir une réponse dans une décennie.

Lorsque nous parlons du combustible de la planète, nous ne traitons pas des combustibles fossiles ou d’autres matières que les humains extraient et brûlent pour produire de l’énergie. Au lieu de cela, nous avons affaire à quelque chose de beaucoup plus fondamental, un mélange d’énergie primordiale issue de la formation de la Terre et d’énergie nucléaire générée par la désintégration d’éléments radioactifs. Savoir combien il en reste de terre permettra de clarifier les questions de base sur le fonctionnement de notre planète.

«Nous pouvons avoir un point de vue simple: nous devons savoir si nous roulons à vide» ou si nous disposons de suffisamment d’essence pour faire fonctionner le moteur de la Terre », a déclaré William McDonough, géologue à l’Université du Maryland. mesurer l'approvisionnement en carburant de la Terre, a déclaré Inverse. «Il y a environ 150 ans, les gens demandaient combien de temps le soleil brillerait. Cela a conduit à s'interroger sur les détails du processus de brillance (c'est-à-dire la combustion nucléaire au cœur du Soleil). Cela a également conduit à des curiosités fondamentales similaires sur la Terre."

La méthode réellement utilisée ici est capricieux. L'objectif est de mesurer des particules appelées géoneutrinos, un type spécial d'antineutrino émis par la désintégration d'éléments radioactifs tels que l'uranium et le thorium. Lorsque ces géoneutrinos entrent en collision avec un atome d’hydrogène dans un détecteur, une signature indicative permet aux chercheurs de compiler tous les événements et d’estimer le taux de décroissance radioactive de la Terre, ce qui leur permettrait également d’estimer l’approvisionnement en combustible de la Terre.

«Zéro événements détectés chaque année était ma vie avant 2005»

C’est très bien, mais les particules subatomiques aussi minuscules et peu en interaction que les géoneutrinos ne sont pas facilement repérables. Vous avez besoin d'un détecteur de la taille d'un petit bâtiment enterré à un kilomètre sous terre pour le protéger des neutrinos cosmiques qui gâcheraient les mesures. Même alors, nous ne faisons en moyenne que 16 observations chaque année avec des détecteurs de courant. Encore une fois, rigoureux à l'extrême, et même 16 ans par an est une amélioration de la façon dont les choses étaient.

«Zéro événements détectés chaque année était ma vie avant 2005», a déclaré McDonough. Mais le nombre est sur le point de grimper en flèche, trois nouveaux détecteurs massifs en Chine et au Canada devraient dépasser le nombre de détections annuelles de plus de 500. Quelques années de données signifieraient potentiellement des milliers de points de données, plus que assez pour que les chercheurs commencent à avoir confiance en la vitesse de dégradation du thorium et de l’uranium. «Ces expériences durent une décennie ou des décennies et nous augmentons donc notre nombre d'observations de plus de 1 000 tous les deux ans! C’est ce qui compte."

C’est le genre de chose qui, une fois découvert, nous trouvera incroyable de ne jamais le savoir

McDonough et ses collègues de recherche espèrent être en mesure d’explorer de grandes questions sur l’histoire de la Terre, qui a des milliards d’années, sur la rapidité avec laquelle elle brûle son combustible et combien il en reste. Les réponses que les chercheurs espèrent découvrir pourraient également avoir des avantages plus immédiats.

"Nous pouvons faire des prédictions supérieures sur les ressources économiques et où sont les éléments de la Terre", a déclaré McDonough Inverse. «Combien d'uranium avons-nous sur la Terre pour alimenter les centrales nucléaires? Quelle quantité de niobium, de lithium et / ou de lanthane existe-t-il sur la Terre? Ce sont tous des éléments dont nous dépendons couramment ces jours-ci. Nous utilisons les éléments pour créer de l'énergie, alimenter nos ordinateurs portables, faire fonctionner nos puces GPS, fabriquer nos batteries pour nos voitures hybrides. ”

Ce dernier exemple fournit en fait une bonne analogie avec ce que McDonough et ses collègues chercheurs espèrent accomplir. Bien que la détection des géoneutrinos ne soit pas un travail facile, c’est indispensable si nous voulons savoir combien de Terre il reste dans son réservoir proverbial. C’est quelque chose de fondamental sur le fonctionnement de notre planète, le genre de choses qui, une fois découvertes, nous semblons incroyables de ne jamais le savoir.

"C'est comme un automobiliste", a déclaré McDonough. «Il / elle sait deux choses importantes sur sa voiture: combien de carburant il reste et à quelle vitesse il / elle a consommé leur carburant. C’est une simple demande de ce que nous avons à propos de ce qui se trouve à l’intérieur du char terrestre du navire-mère et de sa rapidité. »