Verteilung der Erddichte durch schießende Neutrinos?

Ich interessiere mich für die Möglichkeit, aus Gravitationsdaten auf die innere Struktur der Erde zu schließen. Wie das klassische Rechenproblem zeigt, ist es unmöglich, die ungleichmäßige Dichteverteilung im Inneren der Erde allein aus der Gravitationsmessung außerhalb der Oberfläche zu verstehen. Daher verwenden verschiedene Erdmodelle die seismische Tomographie , um auf die Dichteverteilung zu schließen.

Meine Frage ist: Wäre es möglich, ein genaueres Modell zu bauen, indem man Neutrinos in verschiedene Richtungen durch die Erde schießt, sie am anderen Ende detektiert und aus Variationen der Positionen und Laufzeiten auf Dichteinformationen schließt? Werden diese Änderungen innerhalb der Toleranz unserer derzeitigen Erkennungsmethoden liegen und wäre es mathematisch machbar, aussagekräftige Informationen zu extrahieren?

Ich habe festgestellt, dass es einen Geoneutrino- Ansatz gibt, aber er scheint ziemlich begrenzt zu sein, und ich habe mich gefragt, ob wir proaktiver sein könnten, als auf von innen emittierte Neutrinos zu warten?

Warum können Sie aus Gravitationsdaten nichts über die asymmetrische Massenverteilung sagen? Nur eine kugelsymmetrische Verteilung verhält sich nach dem Schalensatz.
Rob Jeffries hat recht. Und tatsächlich wurde viel Mühe darauf verwendet, lokale Massenkonzentrationen zu untersuchen, indem man Satellitenumlaufabweichungen untersuchte.
Man bekommt zwar eine „Schwerkraftkarte“, aber das Problem der Lösung „Schwerkraftkarte“ wäre nicht auf eine einzige Dichteverteilung im Innenraum unterbestimmt, dh mangels anderer Daten oder Nebenbedingungen gäbe es unendlich viele mögliche Dichteverteilungen, die zur Karte des spezifischen Gewichts führen?

Antworten (1)

Neutrinos werden ständig in der Atmosphäre als Folge von Wechselwirkungen mit kosmischer Strahlung produziert und fliegen dann meistens direkt durch den Planeten. Es gibt also kein Problem mit einer Quelle.

Tatsächlich ist das "Durchfliegen" -Bit eines der Probleme: Selbst der volle Durchmesser eines Planeten fängt einfach keinen ausreichend großen Teil des Strahls ab, um die Tomographie praktisch zu machen (die Situation mit atmosphärischen Neutrinos ist etwas besser als diese Verbindung schlägt vor, weil die Energien und Querschnitte höher sind, aber es ist immer noch ziemlich grauenhaft).

Aber es kommt noch schlimmer, obwohl Neutrino-Detektoren ein gewisses Maß an Richtungsempfindlichkeit haben , erhalten sie diese durch die Erkennung der Richtung der Produkte einer Neutrino-Reaktion, nicht durch die Erkennung des Neutrino-Impulses selbst. Aus diesem Grund ist Super-Ks berühmtes Bild des Sonnenkerns in Neutrinos 10 Grad breit. Dies bedeutet, dass Sie selbst bei ausreichender Ratenempfindlichkeit nicht annähernd brauchbare Ergebnisse erhalten würden, da Sie nur eine grobe Vorstellung davon haben, welchen Akkord ein bestimmtes Neutrino tatsächlich durchquert hat.

Was die Möglichkeit betrifft, Strahlneutrinos zu verwenden, müssen Sie sich mit der Art und Weise auseinandersetzen, wie wir Neutrinostrahlen erzeugen : Jede Sehne, die Sie verwenden wollten, würde einen mehr als hundert Meter langen Tunnel mit mehreren Metern Durchmesser als Zerfallsrohr erfordern. Und sie müssen unterirdisch beginnen, weil Sie in der Lage sein müssen, den Beschleunigerstrahl nach unten zu einer Strahlfalle am "Start" des Tunnels zu lenken. Diese Dinge werden oft als ein kleiner Teil von Beschleuniger-Neutrino-Projekten behandelt, aber jedes einzelne stellt für sich genommen eine ziemlich beträchtliche Investition in Bautechnik (und Geld) dar. Und Sie brauchen die Detektoren. Und die Beschleuniger. Und das sind größere Projekte (obwohl Sie vermutlich jedes für eine Reihe von Akkorden verwenden können). Autsch.

Vielen Dank für Ihre Antwort! So wie ich es verstehe, ist die Erzeugung von Neutrinos möglich, aber eine ziemlich teure technische Herausforderung. Ich dachte, dass wir, wenn wir genug Kontrolle über das Emissionstiming haben, beim Empfang erkennbare Muster modulieren könnten, aber ich sehe, dass ein Mangel an Richtungsempfindlichkeit es uns nicht erlauben wird, irgendetwas Nützliches aus der Flugbahn abzuleiten. Ich bin mir nicht sicher, ob die Positionsinformationen der Quelle + das Timing nützliche Ergebnisse liefern.
Zeitstrukturierte Strahlen würden das Richtungsproblem überwinden, aber wir (gemeint ist die ganze Welt) können es sich nicht leisten. DUNE wird voraussichtlich fast eine Milliarde Dollar kosten und würde weniger als ein durchschnittliches Paar aus Beschleuniger und Detektor für das Schema darstellen. Die Neutrino-Community sabbert immer noch von der Idee eines 2500-km-Strahlexperiments (kürzere magische Basislinie), aber wir können die Rate mit den Dollars, die wir haben, nicht erreichen.
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