【為地球的一半放射性衰變的熱量佔】

江南布衣

【為地球的一半放射性衰變的熱量佔】

 

 

 

它的熱那裡，這得益於放射性衰變

約 50給予地球關閉％的熱量是由元素鈾，釷，其衰變產物的放射性衰變等。

 

這就是一個已經在日本使用的KamLAND檢測器來測量從地球深處產生的反中微子通量的國際物理學家小組的結論。

 

結果，這與以前的計算放射性加熱同意，應有助於物理學家如何提高熱是在地球生成的模型。

 

地球物理學家認為，熱流進入太空的地球內部以大約44 × 10率12  W（TW）。

 

什麼是不明確的，然而，這些熱量是多少多少是原始的-超過從地球形成左- ，有多少是由放射性衰變產生的。

 

輻射采暖的最流行的模型是基於大量矽酸鹽地球（BSE）的模型，它假定放射性材料，如鈾，釷，在地球的地幔岩石圈和發現 - 但不是在它的鐵芯。

 

瘋牛病也說，大量的放射性物質可以通過研究地球上形成的火成岩，以及隕石成分的估計。

 

由於這種模式的結果，科學家認為，大約 20 TW是由放射性衰變產生的 - 8 TW從鈾 -238衰變鏈; 8從釷 -232衰變鏈和鉀 -40的最後 4 TW TW。

 

幸運的是，這些衰變鏈也產生反電子中微子，這很容易穿過地球旅行，可以被檢測到，從而使物理學家的方式來衡量的衰變率，並最終產生的熱量地下深處。

 

 

衰變和措施

2005年在KamLAND研究人員宣布，他們有大約 22這種“geoneutrinos”檢測，而在意大利Borexino實驗的科學家說，他們去年共偵破 10。

 

現在，KamLAND隊囊括了111這些微小的幾乎無質量的粒子總數。

 

合併後的結果使KamLAND小組得出結論認為，熱通量由於鈾和釷衰變鏈約 20約 8 TW TW的不確定性。

 

雖然 KamLAND實驗無法檢測到的鉀 -40的衰變低能量反中微子，研究人員認為，由4 BSE模型預測值TW是正確的。

 

雖然從鈾和釷 20 TW比16 TW由瘋牛病模型預測，它仍然是在實驗的不確定性 - 並且遠遠高於 44 TW總光通量少。

 

“有一點我們可以說，幾乎可以肯定的是，用放射性衰變本身不足以為地球的熱能帳戶，說：”

 

KamLAND合作者斯圖爾特弗里德曼的勞倫斯伯克利實驗室的加利福尼亞州。

 

“不管剩下的就是原始熱或從另一個來源是一個沒有答案的問題。”

 

一種可能性已經醞釀在過去是一個天然核反應堆存在於地球深部，並產生通過鍊式裂變反應熱。

 

從 KamLAND和Borexino數據不排除這樣一種可能性，但地下反應器上放置多少熱量可以由反應堆產生的深，如果它存在上限。KamLAND套約 5 TW此限制，而Borexino放大約 3 TW它。

 

 

充油氣球

該 KamLAND探測器是一個巨大的氣球與 1000礦物油是由超過 1800噸的光電倍增管監控填補。

 

它坐落在日本礦山深的地下，以免受宇宙射線檢測器。

 

很偶然an中微子會反應在石油質子創造一個中子和一個正電子。

 

正電子旅行通過短距離的石油，放出的閃光，因為它電離油分子。

 

正電子，然後用電子殲創建兩個伽瑪射線光子。

 

這兩個過程發生得很快，光線可以由光電倍增管檢測出來。

 

此外，對中微子的能量可以估算給定的光在電離帳金額。

 

幾百毫秒後，中子俘獲一個質子，形成一個氘核。

 

在一個伽瑪射線，這也可以由光電倍增管檢測排放這樣的結果。

 

通過在光電倍增管是由適當的時間分開管信號來看，KamLAND可以區分極為罕見的反中微子事件和更常見的信號由於背景輻射。

 

這項工作是描述自然地球科學 10.1038/ngeo1205。

 

關於作者

麥高約翰斯頓是編輯physicsworld.com

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/46592