Libmonster ID: UA-2407

Заглавие статьи АНТИНЕЙТРИННЫЙ СИГНАЛ "БОРЕКСИНО"
Автор(ы) Горнушкин Ю., Смирнов О., Марина ХАЛИЗЕВА
Источник Наука в России,  № 5, 2010, C. 9-10

Автор: Горнушкин Ю., Смирнов О., Марина ХАЛИЗЕВА

В марте 2010 г. участники международного эксперимента "Борексино", реализуемого в подземной лаборатории Национального института ядерной физики Италии (INFN), расположенной в горном массиве Гран Сассо в центре Апеннин, зафиксировали геонейтрино - частицы, исходящие из магмы, окружающей земное ядро. Специалисты достоверно наблюдали антинейтринный сигнал с энергетическим спектром, соответствующим ожидаемому от бета-распадов радиоактивных элементов из цепочек урана-238 и тория-232. Таким образом, они впервые подтвердили радиогенный вклад нейтрино в тепло, производимое в недрах Земли. Статья исследователей на эту тему принята к публикации в журнале "Europhysics Letters" (EPL).

Участвующие в проекте сотрудники Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) Юрий Горнушкин и Олег Смирнов сообщили в еженедельнике "Дубна: наука, содружество, прогресс" данные, полученные в ходе эксперимента. Заметим, вместе с ОИЯИ в нем принимают участие также РНЦ "Курчатовский институт", Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д. В. Скобельцына МГУ им. М. В. Ломоносова (Москва) и Петербургский институт ядерной физики им. Б. П. Константинова РАН. Среди зарубежных партнеров, кроме INFN, следует назвать университеты Милана, Генуи, Перуджи (Италия), Мюнхенский технический университет, Институт Макса Планка (Германия), Лабораторию астрочастиц и космологии Национального института ядерной физики и физики частиц (Франция), Ягеллонский университет (Краков, Польша), Принстонский университет и Политехнический институт штата Вирджиния (США).

Нейтрино - стабильные нейтральные частицы, слабо взаимодействующие с веществом. Их "типичными" источниками являются Солнце и космическое излучение. Однако физики предполагают: электронные антинейтрино могут испускаться и в недрах Земли в результате определенных процессов радиоактивного распада. Для того чтобы зарегистрировать их, необходимо тщательно изолировать детекторы от фонового излучения различной природы. Обычно их располагают под землей, к примеру, регистрирующий нейтрино "Борексино" находится на глубине около 1 км.

Сам детектор представляет собой стальной цилиндр, соединенный сверху сферой диаметром 16 м. Его внутренняя структура состоит из нескольких слоев и напоминает русскую матрешку. Внешний слой заполнен 2,4 тыс. т сверхчистой воды, защищающей прибор от естественной радиоактивности горных пород и материалов конструкции. Он же способен регистрировать и редкие космические мюоны, не поглощенные в тысячеметровой толще скал, окружающих подземную лабораторию. Следующий слой - стальная сфера, залитая 1000 т сверхчистого псевдокумола - углеводородного соединения, используемого для защиты центральной части детектора. Изнутри на поверхности сферы установлены 2200 фотоэлектронных умножителей - чувствительных датчиков, способных улавливать очень слабые вспышки света, происходящие при взаимодействии нейтрино. И, наконец, в центре всего сооружения находится прозрачный нейлоновый шар радиусом 4,25 м, содержащий 300 т сцинтиллирующей* жидкости. При "столкновении" с электроном этой органической субстанции нейтрино передает ему часть энергии, вызывая вспышку света, которую и фиксируют физики.

Регистрация "неуловимых" частиц, подчеркивают авторы, осложняется присутствием в той или иной степени в любых материалах естественных радиоактивных примесей, способных имитировать процессы нейтринного взаимодействия. Именно поэтому значительные усилия исследователи направили на подбор радиационно-чистых материалов для сооружения детектора и разработку новых технологий очистки жидкостей и газов от природных примесей до уровней, ранее казавшихся недостижимыми. Таким образом, в ходе продолжавшегося около 10 лет опыта удалось достичь существенных результатов. Сегодня центральная часть подземной установки "Борекси-


* Сцинтилляторы - среды, в которых под действием излучения возникают световые вспышки, так называемые сцинтилляции (прим. ред.).

стр. 9

но", где регистрируют нейтринные взаимодействия, - самый чистый материал на планете с точки зрения внутренней радиоактивности.

Ученые полагают: геонейтрино, образующиеся в распадах элементов урана и тория, а также калия-40 и рубидия-87, присутствующих в коре и мантии нашей планеты, вносят значительный вклад в нагрев ее недр. Выделяющееся тепло предположительно вызывает конвективные потоки в жидкой земной мантии, влияющие на вулканическую активность, движение тектонических плит и, как следствие, на сейсмическую активность коры. Глубинным тепловыделением, считают специалисты, обусловлено и магнитное поле Земли.

Механизм генерации тепла в недрах - фундаментальная проблема геологии, подчеркивают авторы. Впервые о важности изучения в связи с этим геонейтрино заговорили в 1960-х годах и у нас, и за рубежом. Скажем, известный специалист в области ядерной физики академик Моисей Марков тогда обратил внимание на возможность регистрации "неуловимых" частиц в реакции обратного бета-распада на протоне, используемой, кстати, в детекторе "Борексино". Однако современное теоретическое изучение проблемы началось лишь в 1994 г. с работы физиков из США Лоуренса Краусса, Шелдона Глэшоу и Давида Шрамма. В 2004 г. избыток низкоэнергетических антинейтрино над фоном засвидетельствовали также участники коллаборации "KamLAND" - японские и американские ученые, работающие с детектором подобного типа в шахте Камиока (Япония). Однако из-за высокого фона от внутренних источников радиоактивности и антинейтрино, исходящих от близко расположенных атомных электростанций и практически не отличимых от их "геологических собратьев", выводы членов этой группы были сдержанными: избыток регистрируемых событий (вспышек), писали они, лишь "указывает" на наблюдение геонейтрино.

В этом смысле массив Гран Сассо - более удачное место для "ловли" этих частиц, так как лаборатория расположена в центре Италии, не обладающей атомными станциями, и находится на достаточном удалении от европейских АЭС. Необходимо учитывать и другой фактор: уровень очистки применяемого в "Борексино" жидкого сцинтиллятора превышает аналогичные показатели любого другого детектора. Как следствие, фон для измерения геонейтринного сигнала там в 100 раз меньше.

Эксперимент в подземной лаборатории "Борексино", заключили авторы, подтвердил гипотезу о том, что радиоактивность вносит значительный, если не определяющий, вклад в разогрев Земли. Однако возможны и иные источники теплового эффекта, например, процесс гравитационной дифференциации земного вещества по плотности, приливное взаимодействие с Луной. Существовавшая же ранее точка зрения специалистов о естественном ядерном геореакторе в центре нашей планеты, продуцирующем значительную часть энергии, была отвергнута благодаря данным, полученным в Гран Сассо: мощность подобной природной "установки" в этом месте не может превышать 3 ТВт, иначе она вносила бы заметный вклад в общий сигнал детектора.

Для детального изучения вклада радиоактивных элементов в разогрев Земли, считают ученые, необходима сеть установок для нейтринного зондирования в различных точках земного шара. Сегодня они работают в Италии, Японии и в канадской провинции Онтарио (Нейтринная обсерватория Садбери). Специалисты ожидают в ближайшем будущем получить с их помощью информацию, которая позволит значительно продвинуться в понимании структуры нашей планеты и источников ее внутреннего тепла.

Горнушкин Ю., Смирнов О. "Эксперимент "Борексино" регистрирует нейтрино, рожденные в недрах Земли". - Еженедельник "Дубна: наука, содружество, прогресс", 2010, N 12 - 13

Материал подготовила Марина ХАЛИЗЕВА


© elibrary.com.ua

Permanent link to this publication:

https://elibrary.com.ua/m/articles/view/АНТИНЕЙТРИННЫЙ-СИГНАЛ-БОРЕКСИНО

Similar publications: LUkraine LWorld Y G


Publisher:

Валентин ПротопоповContacts and other materials (articles, photo, files etc)

Author's official page at Libmonster: https://elibrary.com.ua/CashBack

Find other author's materials at: Libmonster (all the World)GoogleYandex

Permanent link for scientific papers (for citations):

АНТИНЕЙТРИННЫЙ СИГНАЛ "БОРЕКСИНО" // Kiev: Library of Ukraine (ELIBRARY.COM.UA). Updated: 11.08.2014. URL: https://elibrary.com.ua/m/articles/view/АНТИНЕЙТРИННЫЙ-СИГНАЛ-БОРЕКСИНО (date of access: 06.02.2025).

Comments:



Reviews of professional authors
Order by: 
Per page: 
 
  • There are no comments yet
Related topics
Publisher
1071 views rating
11.08.2014 (3832 days ago)
0 subscribers
Rating
0 votes
Related Articles
ТРУДНЫЕ ВОПРОСЫ. СВЕТЛАНА АЛЕКСИЕВИЧ: "МЫ - ЛЮДИ ЛАГЕРНОГО СОЗНАНИЯ"
19 hours ago · From Україна Онлайн
FORMS OF CLASS STRUGGLE OF THE PEASANT-COSSACK MASSES OF UKRAINE IN THE XVIII CENTURY
Catalog: История 
5 days ago · From Denys Reznikov
G. I. MARAKHOV. SOCIO-POLITICAL STRUGGLE IN UKRAINE IN THE 50S-60S OF THE XIX CENTURY
8 days ago · From Denys Reznikov
ESSAYS ON THE HISTORY OF TRADE UNIONS OF THE UKRAINIAN SSR
8 days ago · From Denys Reznikov
K. A. KHMELEVSKY, S. K. KHMELEVSKY. STORM OVER THE QUIET DON. HISTORICAL ESSAY ON THE CIVIL WAR ON THE DON
8 days ago · From Denys Reznikov
"УКРАЇНСЬКИЙ ІСТОРИЧНИЙ ЖУРНАЛ" - ДЕСЯТЬ РОКІВ У МЕРЕЖІ
Catalog: История 
9 days ago · From Україна Онлайн
INTERNATIONAL COMMISSION ON THE HISTORY OF THE OCTOBER REVOLUTION
Catalog: История 
12 days ago · From Denys Reznikov
UKRAINIAN CHRONICLES
13 days ago · From Denys Reznikov
RABOCHY VOPROS ' ON THE PAGES OF THE REVOLUTIONARY PRESS OF 1905-1907
13 days ago · From Denys Reznikov
BUDGET STUDIES OF WORKERS IN PRE-REVOLUTIONARY RUSSIA
15 days ago · From Denys Reznikov

New publications:

Popular with readers:

News from other countries:

ELIBRARY.COM.UA - Digital Library of Ukraine

Create your author's collection of articles, books, author's works, biographies, photographic documents, files. Save forever your author's legacy in digital form. Click here to register as an author.
Library Partners

АНТИНЕЙТРИННЫЙ СИГНАЛ "БОРЕКСИНО"
 

Editorial Contacts
Chat for Authors: UA LIVE: We are in social networks:

About · News · For Advertisers

Digital Library of Ukraine ® All rights reserved.
2009-2025, ELIBRARY.COM.UA is a part of Libmonster, international library network (open map)
Keeping the heritage of Ukraine


LIBMONSTER NETWORK ONE WORLD - ONE LIBRARY

US-Great Britain Sweden Serbia
Russia Belarus Ukraine Kazakhstan Moldova Tajikistan Estonia Russia-2 Belarus-2

Create and store your author's collection at Libmonster: articles, books, studies. Libmonster will spread your heritage all over the world (through a network of affiliates, partner libraries, search engines, social networks). You will be able to share a link to your profile with colleagues, students, readers and other interested parties, in order to acquaint them with your copyright heritage. Once you register, you have more than 100 tools at your disposal to build your own author collection. It's free: it was, it is, and it always will be.

Download app for Android