Khoa học tự nhiên

Bản đồ phát xạ phản hạt neutrino đầu tiên trên toàn cầu (28/10/2015)

Một nhóm các nhà địa chất và vật lý đã xây dựng được một bản đồ toàn cầu đầu tiên trên thế giới về phát xạ phản hạt neutrino. Bản đồ này cho thấy một bức tranh nền tảng quan trọng về quỹ năng lượng nội tại bên trong của Trái đất và có thể giúp các nhà khoa học giám sát các nguồn phát xạ mới và đang hiện diện do con người gây ra.

Hạt neutrino và người anh em họ phản hạt của nó (antineutrino) là những hạt hạ nguyên tử nhỏ nhất được khoa học biết đến. Các hạt này là những sản phẩm phụ của các phản ứng hạt nhân bên trong các vì sao (trong đó có cả mặt trời), trong vụ nổ siêu tân tinh (supernovae), trong các hố đen và các lò phản ứng hạt nhân do con người tạo ra. Chúng còn là kết quả của quá trình phân rã phóng xạ ở độ sâu trong lòng đất, là nơi có nhiệt phóng xạ và nhiệt lượng còn dư lại từ sự hình thành kiến tạo mảng nhiên liệu của hành tinh, núi lửa và từ trường Trái đất.

Giờ đây một nhóm các nhà địa chất và vật lý đã lập được tấm bản đồ toàn cầu đầu tiên trên thế giới về phát xạ phản hạt neutrino. Công trình mới được công bố trên Tạp chí Scientific Reports này cung cấp một bức tranh nền tảng quan trọng về ngân quỹ năng lượng của toàn bộ phần bên trong của Trái đất và có thể giúp các nhà khoa học giám sát các nguồn phóng xạ mới và đang tồn tại phát sinh do con người. Công trình nghiên cứu do Cơ quan tình báo địa không gian quốc gia của Mỹ thực hiện với sự đóng góp của các nhà nghiên cứu đến từ các trường Đại học Maryland, đại học Hawaii, Đại học Hawaii Pacific và Ultralytics.

Theo các nhà nghiên cứu cho biết, phần nội tại bên trong Trái đất rất khó có thể nhìn thấy được, ngay cả khi sử dụng các công nghệ hiện đại. Việc định vị được hoạt tính của các phản hạt neutrino cho phép chúng ta thu được những bức ảnh mà những người tiền nhiệm chỉ có thể mơ ước. Tấm bản đồ này đặc biệt hữu dụng đối với các nghiên cứu tương lai về các quá trình xảy ra trong lớp vỏ dưới (lower crust) và lớp phủ của Trái đất.

Việc nghiên cứu các hạt neutrino rất khó khăn, do có kích thước rất nhỏ lại không mang điện tích nên chúng có khả năng đi xuyên qua vật chất mà không gây phản ứng. Tại bất kỳ thời điểm nào cũng có hàng nghìn tỷ hạt neutrino đang đi xuyên qua mọi cấu trúc và cả sinh vật sống trên Trái đất. Rất may mắn là các phản hạt neutrino lại dễ phát hiện hơn một chút, thông qua một quá trình được gọi là phân rã bêta ngược (inverse beta decay). Việc phát hiện được các phản ứng này cần đến một máy dò có kích thước lớn bằng cả một tòa nhà văn phòng nhỏ, được đặt ở độ sâu khoảng một dặm trong lòng đất để tránh các tia vũ trụ có thể dẫn đến các kết quả dương tính giả.

Trong công trình nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã phân tích các dữ liệu thu thập được từ hai bộ dò như vậy, một cái đặt ở Italia và một đặt ở Nhật Bản, kết quả đã tạo ra được một bức tranh về phát xạ antineutrino từ các nguồn tự nhiên nằm sâu bên trong Trái đất. Các nhà nghiên cứu đã kết hợp dữ liệu này với các dữ liệu do Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế thu thập được tại hơn 400 lò phản ứng hạt nhân đang vận hành. Tổng cộng, phản hạt neutrino từ các nguồn do con người gây ra chiếm chưa đến 1% của tổng số đã phát hiện được.

Đánh giá về kết quả nghiên cứu, các nhà khoa học cho rằng kết quả nghiên cứu này tạo ra tiềm năng nghiên cứu sâu hơn về nội tại bên trong của Trái đất, nó cho phép các nhà nghiên cứu đánh giá được những thông tin cơ bản về ngân quỹ nhiên liệu của hành tinh theo các thang đo thời gian địa chất và có thể giúp khám phá thêm các chi tiết mới về cấu trúc sâu bên trong Trái đất.

Theo nhóm nghiên cứu cho biết, họ sẽ liên tục cập nhật bản đồ phản hạt neiutrino toàn cầu theo định kỳ nhằm giúp cải tiến hơn nữa các mô hình nội tại bên trong Trái đất và tăng cường các công nghệ phát hiện phản hạt neutrino. Việc cập nhật tấm bản đồ này cũng sẽ phản ánh các hoạt động xây dựng và đóng cửa các lò phản ứng hạt nhân theo cách thích hợp. Tấm bản đồ là bức tranh cập nhật mới nhất về mức độ phóng xạ tổng thể trên Trái đất.

Nguồn: vista.vn (Theo Sciencedaily)