En Curazao (punto amarillo), se construirá la primera estación receptora del proyecto EARTH. La isla está a unos 60 kilómetros de la costa de Venezuela. Las dos centrales nucleares (puntos rojos) en Cuba y Puerto Rico han sido cerradas. La próxima planta de energía nuclear operativa en Florida está a unos 1600 kilómetros de distancia. (Fuente: Centro Internacional de Seguridad Nuclear, Departamento de Energía de EE. UU.)
Lectura en voz alta Los científicos planean construir una "cámara antineutrina" que entregará imágenes del interior de la Tierra. Consistirá en diez estaciones distribuidas en todo el mundo. Si quieres tomar fotos, necesitas luz. Más precisamente, uno necesita luz que se refleje en el objeto seleccionado o que se emita por sí misma y luego golpee la cámara. Por supuesto, las fotos del interior de la Tierra no son posibles de esta manera. Porque la tierra no es translúcida, al menos no para la luz. Pero ella es transparente a los anti neutrinos. El proyecto EARTH, iniciado por científicos holandeses, tiene como objetivo capturar los antineutrinos producidos por la desintegración radiactiva en el interior de la Tierra, con diez estaciones receptoras distribuidas por toda la superficie de la Tierra, y tomar imágenes de ellos desde dentro de la Tierra.

El proyecto EARTH es extremadamente ambicioso. Porque solo en 2005 fue posible para los investigadores japoneses del llamado proyecto Kamland capturar antineutrinos del interior de la Tierra por primera vez. "Los colegas japoneses apenas pudieron distinguir los antineutrinos que provienen del interior de la Tierra de los que provienen de plantas de energía nuclear en la Tierra", dijo el profesor de física Rob de Meijer, de 66 años, hasta su retiro. en las universidades de Groningen y Eindhoven, donde él y sus colegas también lanzaron el proyecto EARTH. Hoy de Meijer es el director del proyecto EARTH y enseña en la Universidad Sudafricana del Cabo Occidental en Belleville, un suburbio de Ciudad del Cabo.

Los detectores de antineutrinos utilizados en el proyecto Kamland no eran sensibles a la dirección, es decir, no podían determinar en qué dirección los habían alcanzado los antineutrinos registrados. Sería como poner una película fotográfica sobre la mesa, inclinarse sobre ella, sonriéndole, esperando encontrar una imagen de su cara en la película. De hecho, la "imagen" será negra, prueba de que la luz cayó sobre la película. Pero para representar su rostro, uno debería asegurarse de que solo la luz llegue a la película, que se reflejó en el rostro.

En consecuencia, el proyecto EARTH debe garantizar que los detectores solo registren antineutrinos de la Tierra que hayan sido bautizados como "geoneutrinos" por los investigadores, sin dejar dudas sobre sus orígenes. No es suficiente conocer solo la dirección aproximada: si realmente desea reconstruir algo así como una imagen de los geoneutrinos registrados, entonces la dirección debe conocerse con la mayor precisión posible. "Y si también queremos obtener una imagen tridimensional, entonces tenemos que capturar los geoneutrinos desde diferentes direcciones", agrega De Meijer. "Por eso distribuimos las diez estaciones receptoras en todo el mundo". Además, los detectores pueden medir la energía de los antineutrinos. Esto hace posible distinguir si se emitieron, por ejemplo, en la descomposición del uranio o torio. visualización

Además, para obtener una imagen clara del interior de la Tierra, no debe haber "efectos de luz" perturbadores en forma de otras fuentes de antineutrinos (plantas de energía nuclear) cercanas. "Con una direccionalidad suficientemente sensible de nuestros detectores, podríamos filtrar la interferencia", explica de Meijer. Pero estos detectores están siendo desarrollados actualmente por el equipo EARTH. "Como todavía no sabemos qué tan buenos serán, hemos decidido utilizar nuestras estaciones receptoras para mantener una distancia mínima de 1, 000 kilómetros hasta la planta de energía nuclear más cercana". Tal ubicación no es fácil de encontrar en Europa y los Estados Unidos, pero no debería ser tan difícil en el Caribe, Hawai, Australia, Nueva Zelanda, Sudamérica y Sudáfrica ".

La elección de los investigadores para el primero de los diez sitios recayó en el Caribe, más específicamente en la isla de Curazao, que se encuentra a 60 kilómetros de la costa de Venezuela. "Aunque hay centrales nucleares en Puerto Rico y Cuba, están cerradas. Las próximas centrales nucleares operativas están en Florida. Por lo tanto, no esperamos perturbaciones ", dice De Meijer y agrega con picardía:" A menos que un submarino de propulsión nuclear se acerque demasiado a Curazao ". Otro criterio para la elección de Curazao fue que no hay grandes formaciones de granito. Debido a que estos generalmente contienen elementos radiactivos como el torio 232 o el uranio 238, que también irradian antineutrinos. Por último, pero no menos importante, el hecho de que la isla pertenezca a las Antillas Neerlandesas y, por lo tanto, al territorio de los Países Bajos, jugó un papel en la decisión de Cura ao.

Pero el lugar principal para las actividades del equipo EARTH se encuentra actualmente en Sudáfrica. Aquí es donde los físicos de la Universidad de Ciudad del Cabo y el laboratorio iThemba LABS están trabajando en el desarrollo de detectores de antineutrinos sensibles a la dirección. De Meijer anticipa la finalización de los primeros prototipos en dos años. Los detectores se probarán primero en la central nuclear de Koeberg, a 25 kilómetros al norte de Ciudad del Cabo. Si la prueba es positiva, los investigadores podrían comenzar a construir la primera estación receptora en Cura ao en tres o cuatro años. Si los geoneutrinos se reciben con éxito allí desde el interior de la Tierra, entonces los investigadores quieren comenzar en unos 10 años con la construcción de las otras estaciones receptoras.

Las preguntas que de Meijer espera que sean respondidas por el proyecto EARTH son múltiples. Investigaciones recientes sugieren que hay altas concentraciones de los elementos radiactivos uranio y torio en el límite entre el núcleo de la Tierra y el manto de la Tierra, aproximadamente a 2900 kilómetros por debajo de la superficie de la Tierra. "Si eso es cierto, entonces la pregunta es si estos elementos radiactivos están distribuidos uniformemente en todo el límite del revestimiento del núcleo o si están concentrados en áreas pequeñas", dice de Meijer. En base a los antineutrinos emitidos por estos elementos, se podría determinar su distribución.

Si los elementos radiactivos se concentraran en un área pequeña, podrían formar un reactor nuclear natural, similar al que comenzó hace dos mil millones de años en Oklo, en el estado de Gabón en África occidental. "Eso podría explicar la misteriosa ocurrencia del isótopo de helio He-3 en el interior de la Tierra", dice de Meijer. Este isótopo de helio no puede ser producido por la desintegración radiactiva ordinaria, sino que surge solo como un producto de desintegración del tritio, que a su vez solo se puede encontrar en reactores nucleares con una cierta masa mínima y una cantidad mínima de uranio. La única explicación alternativa sería que este isótopo de helio ya estaba presente en la formación de la Tierra y se formó previamente dentro de una estrella que explotó más tarde.

Las áreas con una alta concentración de elementos radiactivos en el límite núcleo-manto tendrían, además, los movimientos fluidos del hierro líquido en el exterior debido a la gran producción de calor. El núcleo de la Tierra influye y tendría un impacto en el campo magnético de la Tierra. En conclusión, de Meijer lo resume en pocas palabras: "Las ideas que tenemos hoy sobre el interior de la Tierra podrían cambiar drásticamente con la ayuda de los geoneutrinos".

Rob de Meijer et al .: "Towards Earth AntineutRino Tomography (EARTH)", prelanzado en arXiv.org (physics / 0607049), se publicará en Earth, Moon y Planetas Axel Tillemans

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