科學家通過測定來自地幔物質發射的反中微子,測定了地球產生的熱量并確認地球形成于原始太陽物質。
反中微子屬于反物質(antimatter),是基本粒子的一種,它能夠幾乎毫無阻礙地貫穿地球。每一種粒子都有對應的反粒子,質量相等、電荷相反。當粒子與反粒子相遇時,它們就會彼此發生湮滅。
當地球形成的時候,放射性元素釷和鈾等分布于地幔當中。當這些元素發生放射性衰變時,伴隨有熱量和亞原子粒子——反中微子的釋放。放射性元素衰變釋放的熱量是驅動地幔物質運動的動力,進而也造成了地球各大板塊的運動,導致地震的發生。
因為地幔位于地表之下幾十英里的地方,所以如果想了解放射性元素衰變產生了多少熱量,唯一的方法就是測定由此產生的中微子數量。為了探測中微子,科學家在意大利大薩索山(Gran Sasso)地下實驗室放置了大量的油性閃爍液。當反中微子進入液體與質子發生碰撞的時候,就會產生一顆正電子和一顆中子,從而產生明顯的特征信號。
實際上,科學家所探測到的反中微子大多來自于核電站的核反應堆,但可以通過測定中微子的能量水平,來區別反中微子的來源。當放射性元素釷和鈾發生衰變的時候,就會放射出反中微子和一定的熱量,因此探測到的反中微子數量越多,就越說明地球本身產生的熱量越多。這還可以幫助地理學家優化板塊運動理論。
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