Нейтрино из глубин Земли

«Борексино» — эксперимент, нацеленный на изучение низкоэнергетических солнечных нейтрино, которые возникают в результате одной из ядерных реакций, протекающих на Солнце. А именно превращения двух протонов в ядро дейтерия, позитрон и нейтрино с энергией менее 0,3 МэВ. Эксперимент позволяет глубже понять процессы, происходящие в ядре Солнца, а также помогает определить параметры последующего превращения нейтрино одного типа в нейтрино другого типа («осцилляций»). Нейтрино ловит черенковский детектор в Италии, в эксперименте принимают участие исследователи из Италии, США, Германии, Франции и России. Кроме солнечных нейтрино детектор улавливает «геонейтрино» — антинейтрино, рождающиеся внутри Земли в результате распадов ядер радиоактивных элементов. О возможности регистрировать геонейтрино Джордж Гамов писал еще в 1953 году, однако впервые их зарегистрировали на детекторах Борексино и KamLAND в 2016 году. За 12 лет удалось зарегистрировать 53 геонейтрино, причем количество антинейтрино от мантии составляет от 14 до 34 штук, остальные — от земной коры. Радиоактивные распады сопровождаются выделением тепла. Это позволило по количеству геонейтрино найти полное радиогенное тепловыделение литосферы — от 26 до 52 ТВт, что соответствует силикатным моделям строения Земли. Нейтрино, регистрируемые этим детектором, слабо взаимодействуют с веществом и свободно выходят из центра Земли, поэтому их наблюдение дает уникальную информацию о процессах внутри планеты. По одной из гипотез, в ядре Земли может функционировать естественный ядерный реактор. Наблюдаемый поток геонейтрино дает ограничение на его возможную мощность, которая составляет 2,4 ТВт, то есть его вклад в полное радиогенное тепловыделение литосферы мал. Даже если он и существует.

(УФН, 2020, т. 190, с. 336) 

Эта статья доступна в печатном номере "Химии и жизни" (№ 8/2020) на с. 20.