Подземный детектор элементарных частиц Борексино, действующий в Национальной лаборатории Гран-Сассо (Laboratori Nazionali del Gran Sasso) возле итальянского города Л'Аквила, обнаружил 53 геонейтрино — нейтрино, порожденных при процессах распада ядер радиоактивных элементов в недрах Земли.
Нейтрино имеют очень большую энергию, но почти не взаимодействуют с другими частицами, поэтому зафиксировать их появление очень сложно. Доступные для наблюдения нейтрино прилетают к Земле из далекого космоса, входят в состав солнечного излучения, порождаются в ходе распада ядер в верхних слоях атмосферы, возникают в ядерных реакторах. Еще одним источником нейтрино становятся залежи радиоактивных элементов, в первую очередь урана-238 и тория-232. Каждую секунду около шести миллионов геонейтрино проникают через каждый квадратный сантиметр поверхности планеты. Но уловить их появление, как и других типов нейтрино, удается редко.
«Геонейтрино представляют собой единственный прямой след радиоактивных распадов, которые происходят внутри Земли и производят пока еще неизвестную часть энергии, управляющей всей динамикой нашей планеты», — говорит координатор Borexino профессор Ливия Людхова (Livia Ludhova), глава группы нейтрино в Институте ядерной физики в Юлихском исследовательском центре Объединения имени Гельмгольца.
Илл.: Borexino Collaboration
Ливия Людхова и ее коллеги проанализировали данные, собранные детектором Borexino за 3263 дня в период с декабря 2007 года по апрель 2019 года. Исследователи обнаружили в общей сложности 53 геонейтрино, полученных при распаде урана-238 и тория-232. Они также оценили общее радиогенное тепловое излучение Земли в 38,2 тераватт, что несколько выше прежних оценок, составлявших от 10 до 30 тераватт. Полное же тепловое излучение Земли, по данным исследования 2010 года, составляет 47 ТВт.
«Эти значения представляют интерес для многих различных расчетов модели Земли. Например, весьма вероятно (85 %), что процессы радиоактивного распада внутри Земли генерируют более половины внутреннего тепла планеты, в то время как другая половина в значительной степени происходит от эпохи первоначального формирования планеты, — объясняет профессор Людхова. — Таким образом, радиоактивные процессы на Земле обеспечивают значительную часть энергии, которая питает вулканы, землетрясения и магнитное поле планеты».
Полученные результаты опубликованы в журнале Physical Review D.
