Lurraren lehen tomografia egin dute, neutrinoak erabilita

Juanma Gallego

Neutrino atmosferikoek Lurra zeharkatzean egiten duten ibilbidea jarraituta, orain arte teknika geofisiko tradizionalekin baino neurtu ezin ziren hainbat parametro neurtzeko gai izan dira zientzialariak; tartean, planetaren dentsitatearen banaketa.

Neutrinoak erabilita, planetaren dentsitatearen banaketa eta beste hainbat faktore kalkulatzen dituen ikerketa argitaratu du zientzialari talde batek Nature Physics aldizkarian. IFIC Valentziako Unibertsitateko Fisika Korpuskularreko Institutuko ikertzaileek neutrino atmosferikoak baliatu dituzte neurketa horiek egiteko.

1. irudia: 2011n hasi zen lanean IceCube neutrino behatokia, eta bertan eskuratutako datuei esker zientzia emaitza oso txukunak lortzen ari dira. (Argazkia: Martin Wolf / IceCube / NSF)

Izpi-kosmikoek atmosferako nukleo atomikoekin talka egiten dutenean sortzen dira neutrino atmosferikoak. Partikula horiek IceCube behatokiari esker atzeman ahal izan dituzte. Antartikan kokatuta dagoen behatoki horrek, besteak beste, planetaren bestaldetik Lurra zeharkatuz datozen neutrinoak atzematen ditu. Horretarako, behatokiak kilometro kubo bat izotz erabiltzen du, zeharkako metodoekin partikula horien presentzia, energia eta norabidea kalkulatzeko. Neutrino horien jatorria urruneko fenomeno masiboetan egon daiteke (supernobetan edo zulo beltzetan, esaterako), eguzkian edota izpi-kosmikoek atmosferako partikulekin talka egitean sortutako elkarrekintzan.

Espero bezala, behatokiari horri esker puntako zientzia ari da burutzen. Joan den uztailean, esaterako, 3.700 argi urtera dagoen galaxia batean abiatutako neutrino bat atzemateko gai izan ziren astrofisikariak. Oraingoan, neutrinoak erabili dituzte aspalditik paperean zegoen ideia bat errealitatera eramateko.

Antzeko teknika bat erabili izan da duela gutxi Egiptoko Piramide Handiaren barnealdea ikertzeko. Kasu horretan, muoiak erabili zituzten “erradiografia” erraldoia burutzeko. Teknika horri esker, ikertzaileek ondorioztatu zuten piramidearen barruan hutsune handia dagoela, eta horrek esan nahi duela seguruenera orain arte ezagutzen ez den ganbara erraldoi bat aurkitzeko dagoela.

Gaur egungo ezagutzaren arabera, neutrinoak dira Lurra zeharkatzeko gai diren partikula bakarrak. Izan ere, neutrinoek ia-ia ez dute elkarrekintzarik ohiko materiarekin (materia barionikoarekin, hain zuzen; gizakiok “nabaritzen” dugun unibertsoaren zatia, baina unibertsoaren %4 besterik ez dena). Baina azken hamarkadetan gizakia gai izan da partikula horiek detektatzeko. Norabide horretan, aurrerapauso itzela izan zen IceCube neutrino behatokiaren martxan jartzea.

Andrea Donini, Sergio Palomares eta Jordi Salvado ikertzaileek 2011n IceCubek atzemandako 20.000 neutrino inguru hartu dituzte abiapuntutzat. Atmosferan sortutako neutrinoak izanda, fisikariek aukera izan dute norabide guztietatik datozen neutrinoak eskura izateko.

Erabilitako teknika ulertzeko, kontuan hartu behar da neutrino guztiek ez dutela Lurra zeharkatzen, gaitasun hori euren energiaren araberakoa baita. 1.5 TeV baino gehiagoko energia duten neutrinoak bidean geratzen dira, Lurraren baitan harrapatuta. Aurretik egindako balioespenei esker, zientzialariek badakite bidean geratzen diren neutrinoen proportzioa zein den. Modu horretan, eta partikula horien bidea aztertuta, Lurraren baitako dentsitatea eta beste hainbat faktore kalkulatu ahal izan dituzte: Lurraren masa, inertzia-momentua, nukleoaren masa eta nukleoaren eta mantuaren masaren arteko zatidura.

2. irudia: Neutrinoak atzemateko izotzean sartutako 5.400 bat sentsore erabiltzen ditu IceCubek. Zeharkako metodoa da, neutrinoek atomo batekin talka egitean Txerenkoven erradiazio deritzona sortzen dutelako. (Irudia: Jamie Yang / IceCube)

Gutxi gorabehera, ondorioztatu dituzten zenbakiak bat datoz ohiko teknika geofisikoekin egindako kalkuluekin, baina ez dute horien zehaztasuna berdindu. Alabaina, hori, momentuz, berdin dio. Ohi ez bezala, kasu honetan protagonista ez da izan ondorioa, erabilitako tresna baizik. Irekitzeko zegoen bidea ireki du ikerketak.

Etorkizunean teknika doituz doan heinean, planteamendu berria bereziki interesgarria izan daiteke planetaren nukleoa ikertzeko. Orain, Lurraren barnekoa ikertzeko lurrikarek sorraraziko uhinak erabiltzen dira bereziki. Datu andana sortzen dute lurrikarek: neurketetan erabilgarri izan daitezkeen 100.000 bat lurrikara sortzen dira urtero, baina lurrikara hauen uhinak ez dira gai barne nukleoa zeharkatzeko.

Ikertzaileek espero dute 2011z geroztik IceCubek eskuratutako datuak erabili ahal izatea. Modu horretan orain esku artean darabilten teknika hau doitu ahal izango dute. Baina are garrantzitsuagoak izango diren datu berriak eskuratzea ere espero dute. Izan ere, Mediterraneo itsasoan KM3NeT neutrino behatoki berria martxan jartzen denean (denera, itsaspeko bost eremu izango dira, Frantzian, Italian eta Grezian), planetaren bi hemisferioetan kokatutako behatokiak egongo dira, eta horrek, seguruenera, aukerak biderkatuko ditu.

Erreferentzia bibliografikoa:

Donini, A.; Palomares, S. and Salvadó, J. (2018). Neutrino tomography of Earth. Nature Physics. Published: 05 November 2018. DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-018-0319-1

———————————————————————————-

Egileaz: Juanma Gallego (@juanmagallego) zientzia kazetaria da.

———————————————————————————-

2 iruzkin

Eman iritzia

IñakiIñaki

Interesgarria benetan;

Wolfgang Pauli eta Enrico Fermik neutrinoak deskubritu ata izenpetu zituztenean, pentsatu ote zuten honetarako baliagarri izango zirenik?

Bide batez, agian oker nago. Ez ote zuten antzeko teknika bat erabili Fukushimako erreaktore kaltetuen egoera aztertzeko?

Mila esker artikuluarengatik.

Juanma GallegoJuanma Gallego

Kaixo Iñaki: mila esker gurean zure iruzkina partekatzegatik. Arrazoia duzu, eta gehiago esango nizuke: are zirraragarriagoa da pentsatzea hemendik zenbait urtera zer egin ahal izango dugun teknologia honi esker, ezta?

Fukushimari dagokionez, egia da muoiak baliatu zituztela erreaktorearen nukleoaren erabateko fusioa baieztatzeko. Uranioak eta plutonioak pisu atomiko handia dutenez, muoiei “zailagoa” egiten zaie elementu horiek zeharkatzea, eta gehiago dispertsatzen dira. Horri esker ondorioztatu omen daiteke nonbaiten erregai nuklearra ote dagoen.

Eman iritzia

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>