Ученые взвесили Землю с помощью нейтрино

09.11.2018
Ученые взвесили Землю с помощью нейтрино
Сейчас масса Земли составляет около 6 × 1024 килограммов
Wikipedia

Впервые физики измерили массу планеты с помощью нейтрино — мельчайших субатомных частиц, которые проходят сквозь всю планету. Исследователи также смогли изучить, как меняется плотность планеты от коры до ядра, пишет портал Science News.

Есть несколько способов определить массу и плотность Земли. Например, при помощи барометра и двух физических законов — второго закона Ньютона и закона всемирного тяготения. Новый — нейтринный — способ может быть даже точнее классических, так как обеспечивает полностью независимую проверку свойств планеты. Подсчеты, сделанные с использованием данных нейтринной обсерватории IceCube, согласуются с традиционными измерениями, сообщают ученые из Института физики элементарных частиц (Instituto de Física Corpuscular, Испания) в Nature Physics. Сейчас масса Земли составляет около 6 × 1024 килограммов.

Нейтрино — это субатомные частицы с очень маленькой массой и нейтральным зарядом, которые участвуют в очень слабых и гравитационных взаимодействиях. Мы не можем их увидеть, их сложно поймать, но они окружают нас постоянно. За одну секунду через наше тело проходит 60 миллиардов нейтрино, которые посылает нам Солнце. Более того, даже свинцовая среда не помеха для этих частиц-«призраков».

Хотя масса нейтрино очень мала, она все же есть, и ее определение играет большую роль для многих физических расчетов. Так, чтобы измерить массу Земли, испанские физики изучили высокоэнергетические нейтрино, которые были получены, когда протоны и другие энергетические частицы из космоса «врезались» в атмосферу Земли. Эти нейтрино могут проскочить сквозь всю Землю — подобно тому, как рентгеновское излучение может просканировать тело человека, — но иногда они врезаются в атомные ядра. В зависимости от того, как часто нейтрино останавливаются на своем пути, можно определить плотность материала, через который путешествуют субатомные частицы.

Нейтрино, которые поймал детектор IceCube, установленный на Южном полюсе, прибывали с разных сторон и под разными углами. Они помогли исследовать различные слои Земли. Например, частицы, летящие с противоположной стороны планеты, с Северного полюса, проходят через земную кору, мантию и ядро, прежде чем достичь Южного полюса, а те, что «скользят» под углом, проходят только через кору. Измеряя, сколько нейтрино прибывало с разных точек, команда физиков определила плотность различных частей Земли и общую массу планеты.