Fizikçiler Dünya içinde üretilen antinötrinoları ölçmek isterlerse yapacakları şey yerküre üzerinde nükleer reaktörler tarafından üretilen antinötrinolardan kaçınmak olacaktır.
Jeofiziğin en büyük gizemlerinden biri Dünya’nın iç doğasıdır. Biz gezegenin genel olarak iç yapısına dair yüzeyi altında yapıları görüntülemek için değişik tekniklere ve Dünya’nın içinden gelen, üretilen ısının ne kadar olduğuna dair kabaca bir fikre sahibiz. Ancak jeofizikçiler bunların daha fazlasını istiyorlar. Özellikle de bir soruyu, Dünya içinde ısının tam olarak nerede üretildiğini…
Fizikçiler bu ısının neredeyse tamamının potasyum-40, toryum-232 ve urantum-238 gibi radyoaktif elementlerin bozunmasıyla oluştuğunu biliyorlar. Ama bu elementlerin nasıl dağıldığı ve her birinin ısıya nasıl katkıda bulunduğunu biliyor muyuz?
Önümüzdeki birkaç yıl içinde, jeofizikçiler nötrino jeofiziği olarak ortaya çıkan bilim alanı sayesinde bu soruya bazı detaylı cevaplar bulmayı umut ediyorlar. Dünya içindeki radyoaktif bozunma antinötrinolar olarak bilinen atomaltı parçacıklar üretir. Yani Dünya’dan çıkan antinötrinoları ölçmek bu elementlerin Dünya’nın içinde nasıl dağıldığına dair ayrıntılı bir resim sağlayan bir deneye dönüşebilir.
Bu teoride böyle. Pratikte, bu iki nedenden dolayı zor bir iştir. Birincisi antinötrinoların sıradan madde ile oldukça zayıf bir şekilde etkileşmeleri yüzünden onları algılamak oldukça zordur.
Son yıllarda fizikçiler, fizikçiler antinötrinoları tespit edebilen dedektörlerin geliştirilmesinde büyük atılımlar yaptılar. Bu dedektörler özellikle de Güneş’te üretilen gezegenimize doğru ulaşan antinötrinoları ayırt edebiliyor. Son birkaç yıl içinde ise, bu deneylerden ikisi Dünya’nın içinde gelen jeofiziksel antinötrinolar ilk kez ayırt edildi. Bu konuda tekrarlanan deneyler fizikçilerin büyük bir ilgisiyle karşılaştı ama ikinci bir sorun daha var. Bu sorun nükleer reaktörlerin de antinötrinolar üretmelerinden kaynaklıdır. Çünkü nükleer santrallerin ürettiği antinötrinolar yüzünden güçlü bir arkaplan sinyali oluşturarak gezegenin içinden gelen antinötrinoların ayırt edilmesini zorlaştırmaktadır.
Bu sorunu aşmak için o hâlde arkaplan antinötrino sinyallerinin güçlü olduğu yerleri gösteren bir harita hazırlamak başlangıç için gerekli olacaktır. İşte bu gerekli aşama da İtalya’da Ferrara Üniversitesi’nden Barbara Ricci’nin çalışmaları sonucunda nükleer reaktörler tarafından üretilen antinötrinoların haritasının çıkarılmasıyla aşılmış olundu.
Ricci’nin modeli Uluslararası Atom Enerjisi Kurumu’nun gezegenimiz üzerindeki her bir nükleer reaktörün termal enerjisini veren verilerini kullanarak her bir reaktör çekirdeği başına ne kadar antinötrino üretildiğini ve bunların dünya üzerindeki akısını hesapladılar. Hesaplamaları yaparken bir antinötrino dedektörünün 1032 proton içerdiğini düşündüler ve buna göre bir yılda bu dedektörün ne kadar antinötrinoyu ayırt edebileceğini hesapladılar. Son olarak bu hesaplamalar aşağıdaki gibi bir grafiğe döküldü. Bu grafikteki 1 TNU 1032 dedektör protonuna karşılık gelmektedir.
Bu harita çok açık bir şekilde jeofizik antinötrino çalışmaları için en uygun yerlerin nükleer santrallerden çok uzak olan kalan yerleri göstermektedir. Daha önce Hawaii ve Venezuela kıyılarında antinötrino dedektörü yapılması zaten planlanlıyordu ve bu haritaya göre hâlâ en uygun seçeneklerden birkaçı olarak görünüyor.
Bu şekilde yapılan deneyler ve üretilen veriler jeofizikçiler için Dünya’nın iç yapısında işleyen süreçlere dair bir resim ortaya konmasında önemli rol sahibi olacak. Bu aslında bilimsel bir devrimin daha eli kulağında olduğunu söylemektedir.
Gökhan Atmaca, MSc. twitter.com/kuarkatmaca | facebook.com/anadoluca
Kaynak:
http://medium.com/the-physics-arxiv-blog/8885539b25a7
