Массу Земли измерили при помощи нейтрино

Учёные из Испании показали, как на основе данных, полученных нейтринным детектором IceCube, измерить массу Земли. Их результаты изложены в свежей статье, опубликованной в журнале Nature Physics.

© CC0 Public Domain
© CC0 Public Domain

В настоящее время для определения массы и плотности Земли учёные обычно используют расчёты, основанные на измерениях её гравитационного поля при помощи сейсмических датчиков. В новом исследовании для той же цели предлагается использовать поток нейтрино, проходящий сквозь планету.

Нейтринная обсерватория IceCube была создана в Антарктиде в 2005 году. Она состоит из нескольких тысяч датчиков, забуренных под лёд, и предназначенных для регистрации нейтрино, прошедших сквозь Землю.

Нейтрино — это практически невесомые и слабо взаимодействующие с веществом частицы, рождающиеся в ходе многих ядерных реакций. IceCube регистрирует в основном так называемые атмосферные нейтрино, которые возникают при столкновении частиц космических лучами с ядрами атомов земной атмосферой. При этом IceCube регистрирует только относительно низкоэнергичные нейтрино, поскольку нейтрино с высокой энергией не могут пройти сквозь Землю.

В своём исследовании авторы использовали данные IceCube за 2011 и 2012 годы — они стали публично доступны в 2016 году.

Чтобы вычислить массу Земли, учёные измерили, какая часть потока нейтрино, вызванного атмосферными столкновениями, прошла через планету. А чтобы рассчитать распределение плотности вещества в толще Земли, они подсчитали, сколько нейтрино смогли пройти через планету под разными углами к IceCube.

Слева — схема модельного деления Земли на слои разной плотности. Справа — количество зарегистрированных нейтрино в зависимости от угла их прихода для разных энергий частиц.
Слева — схема модельного деления Земли на слои разной плотности. Справа — количество зарегистрированных нейтрино в зависимости от угла их прихода для разных энергий частиц.

Получившийся в итоге результат измерений согласуется с результатами измерений с использованием традиционных методов. Однако в будущем с увеличением количества накопленных данных, нейтринные измерения должны стать более точными.

Читайте также

Нейтринная фабрика за 5 млрд евро

Асимметрия нейтрино и антинейтрино проступает всё сильнее

Шесть причин следить за достижениями нейтринной физики

Подписывайтесь также на мой телеграм-канал!