Kort over verdens neutrinoer afslører nuklear aktivitet, uanset hvor det sker

Hvad angår nyttige opdagelser, så neutrinoen ikke lovende ud. Disse spøgelsesagtige partikler produceres af solen, af radioaktive grundstoffer og af atomreaktorer, hvorfra de suser udad med nul ladning, næsten ingen masse og en næsten fuldstændig ligegyldighed over for stof.

Dette første kort nogensinde over globale neutrino-emissioner fremhæver koncentrationer af naturlige radioaktive elementer og menneskeskabt nuklear fission.

Sidste uge, videnskabsmænd udgav et kort viser, hvordan verden ville se ud, hvis vi kunne se alle de milliarder og atter milliarder af neutrinoer, der udgår fra planetens overflade hvert sekund. Det viser sig, at neutrinoers uholdbare natur potentielt er dårlig, hvis du forsøger at skjule noget, der foregår på et atomkraftværk, men godt, hvis du vil overvåge andre menneskers nukleare aktiviteter. Mørke pletter på kortet indikerer atomreaktorer og dele af jordskorpen, der er rig på radioaktivt uran og thorium, som udsender neutrinoer, når de henfalder.

Teknologien til at opfange sporene af undvigende neutrinoer er blevet ved med at forbedre sig siden den første officielle opdagelse i 1956 ved Savannah River-atomanlægget i South Carolina. Mens de fleste detektorer er blevet bygget med det formål at studere neutrinoers natur og adfærd, begynder forskerne at overveje at bruge neutrino-detektorer til at undersøge jordens indre og overvåge nukleare aktiviteter.

Se også: Hvordan internationale monitorer opdager atomvåben og andre rumbling

Kortet, udgivet i Naturvidenskabelige rapporter , blev skabt ved hjælp af neutrinosignaler fanget i to detektorer, en i Italien og en i Japan, siger William McDonough, en geofysiker ved University of Maryland og medforfatter på papiret. Resten af ​​kortet blev konstrueret ved hjælp af data om sammensætningen og tætheden af ​​jordskorpen og placeringen af ​​verdens reaktorer.

Mørke pletter opstår omkring bjergkæder, hvor der er meget naturligt forekommende radioaktivt henfald, siger han. Himalaya er ansvarlige for en massiv mørk plet over det sydlige Asien. Nogle af de mørke pletter er reaktorer, især omkring Frankrig. (Teknisk kaldes dem fra atomkraftværker antineutrinoer - antistof-modstykket til neutrinoer - men forskellene mellem de to typer partikler er stadig under udarbejdelse.)

Det, der overhovedet gør neutrinoer sporbare, er det faktum, at der er mange af dem. Detektorerne anvender tanke i lejlighedsstørrelse med mineralolie, hvorigennem billioner af neutrinoer passerer uhindret hvert sekund. Men en gang imellem rammer en af ​​dem kernen i et brintatom, så de tilintetgør en proton og efterlader andre partikler - en positron og en neutron - der vil registrere et signal.

At finde hemmelige reaktorer er ikke så vigtigt som at overvåge kendte, siger fysiker Patrick Huber fra Virginia Tech. Reaktorer afgiver varme, som let kan detekteres med infrarøde følsomme satellitter. Vi vidste, hvor alle de sovjetiske reaktorer er, og nu ved vi, hvor de er i Rusland og Nordkorea. Hvad vi ikke altid ved, er hvordan og hvornår de bliver brugt.

I ethvert land, hvor internationale traktater tillader adgang, siger Huber, kunne små neutrino-detektorer i køleskabsstørrelse placeres i nærheden for at afsløre, om reaktorer uventet blev tændt eller slukket. Desuden siger han, at neutrinoer fra forskellige kilder har en karakteristisk energisignatur, og den kan bruges til at skelne plutonium fra uran og muligvis til at afsløre, om nogen har omdirigeret plutonium fra en atomreaktor.

En enorm neutrino-detektor kan også vise sig nyttig til global overvågning, siger Lindley Winslow, en neutrino-fysiker ved MIT, som ikke var en del af kortgruppen. Der er en mega-detektor kaldet Juno, der er planlagt til at starte op i Kina i 2020, siger hun, selvom det primært er rettet mod at besvare grundlæggende spørgsmål om universets natur. Forskellen mellem neutrinoer og antineutrinoer kan rumme svaret på, hvorfor universet producerede mere stof end antistof, og dermed tillod verden at eksistere, siger hun.

Disse store spørgsmål om eksistensens natur har drevet fremskridtet inden for neutrino-detektionsteknologi, siger Huber, men han er glad for, at indsatsen kunne fremme nuklear sikkerhed. Når du bliver partikelfysiker, antager du, at det, du laver, alt sammen vil være i et elfenbenstårn … at det hele vil være grundlæggende videnskab uden praktiske anvendelser, siger han. Men som du kan se, er det ikke helt rigtigt.

Denne historie blev opdateret den 15. september for at korrigere året og tilstanden for den første observation af neutrinoen.

skjule