Miezul fierbinte al Pământului, un mister rezolvat

PacPac.eu rămâne aproape de lumea ştiinţei şi invită
patru oameni să lămurească cele mai noi descoperiri şi fenomene din
prezent. Astăzi, Adrian Buzatu ne vorbeşte despre un experiment
fascinant din Italia. În următoarele săptămâni, vor semna aici Mircea
Pentia, Cătălina Curceanu şi Cristian Presura, cercetători români în
România, Italia, respectiv Olanda.

Un experiment internaţional
desfăşurat în adâncul unui munte din Italia a „privit” spre interiorul
Pământului şi a confirmat în premieră că miezul Pământului este
fierbinte datorită reacţiilor de dezintegrare nucleară ce au loc acolo.
Amprenta descoperită a fost reprezentată de neutrini creaţi chiar în
interiorul Pământului, anume geoneutrinii.

Că Pământul are un interior fierbinte o ştim prea bine: un miez
lichid de fier care rotindu-se creează un câmp magnetic planetar, fără
de care radiaţiile cosmice ar distruge viaţa de pe Terra; o manta de
rocă lichidă pe care plutesc plăcile tectonice, ale căror coliziuni
creează continente, munţi, cutremure şi erupţii vulcanice; energia
geotermală care sperăm să contribuie la coşul nostru zilnic de
electricitate şi căldură. De ce Pământul este fierbinte la interior,
spre deosebire de exemplu de Lună, oamenii de ştiinţă bănuiau: depozite
de atomi radioactivi precum uraniul şi toriu care, prin dezintegrare,
creează energie în interiorul Pământului.

Ce sunt neutrinii

Dovada experimentală a venit însă abia luna trecută, de la
colaborarea internaţională Borexino din laboratorul subteran Gran Sasso
(Munţii Apenini, Italia). Cercetătorii au folosit detectorul Borexino
pentru a „vedea” particulele elementare denumite neutrini care veneau
din spaţiu, de la reactoare nucleare şi din interiorul Pământului.


Cu o precizie excelentă a măsurătorii, aceştia au arătat că, fără niciun
dubiu, se creeză neutrini chiar şi în interiorul Pământului. Este tocmai
amprenta reacţiilor de dezintegrare a uraniului şi toriului care erau
mult aşteptate ...

După cum ne spune şi numele de „neutrini”, nume de origine italiană,
neutrinii sunt particule elementare asemenea electronilor, numai că sunt
neutri din punct de vedere electric şi cu o masă mult mai mică decât a
electronilor. Aceştia au fost prezişi teoretic în anul 1934 tocmai
pentru a explica dezintegrările radioactive prin care un neutron se
transforma într-un proton şi electron. În acest proces, părea că energia
nu se conservă. Dar fizicianul italian Enrico Fermi a propus că, de
fapt, energia este conservată, numai că aparenta energie lipsă este
transportată de o nouă particulă elementară. Aceste particule elementare
erau neutrinii. Aceştia ar interacţiona atât de slab cu materia
obişnuită, încât ar scăpa nedetectaţi.

Un experiment dificil

Tocmai de aceea a observa experimental neutrini este foarte dificil,
iar ei au fost descoperiţi experimental abia în 1956 în urma fenomenului
invers, atunci când neutrini ce bombardau materie produceau înapoi
electroni. De fapt, electronii şi neutrinii formează o pereche de
particule care se pot transforma unele în altele. Atunci când apare
unul, dispare celălalt.

Între timp, s-a mai descoperit că electronul are doi fraţi mai mari,
particulele mu şi tau, iar fiecare din acestea are propriul ei tip de
neutrino. Neutrinii sunt particule foarte misterioase,



dar ceea ce ştim
deja despre neutrini ne-a învăţat foarte multe despre Univers.

De exemplu, ştim că neutrinii apar mereu când au loc interacţii
bazate pe forţa slabă (denumirea de „slabă” este în total acord cu
interacţia foarte slabă a neutrinilor cu materia obişnuită – miliarde de
neutrini din Cosmos trec prin corpul nostru în fiecare secundă şi nu îi
simţim pentru că nu interacţionează cu corpul nostru).

Forţa slabă este una din cele patru forţe elementare ale Universului,
alături de forţa tare, forţa electromagnetică şi forţa nucleară.
Această forţă fundamentală este cea care aduce la viaţă visul
alchimiştilor, acela de a transforma materia în aur.

Forţa slabă este tocmai cea care permite transformarea elementelor chimice unele în
altele, căci ea permite  transformarea neutronilor în protoni şi invers.
Iar amprenta unei reacţii de acest sens este emiterea de neutrini.

Confirmarea teoriei

Un detector de neutrini vede neutrini ce provin din spaţiul cosmic,
de la reactoarele nucleare de pe Pământ şi din interiorul Pământului,
toţi la un loc. Numai că primele două numere sunt cu mult mai mari decât
cel de-al treilea, astfel încât era foarte greu de arătat experimental
că o mică parte din neutrinii observaţi sunt produşi chiar în centrul
Pământului.

Dar colaborarea internaţională a detectorului Borexino tocmai aceasta
a reuşit. Cercetătorii din Italia, Franţa, Germania, SUA, Federaţia
Rusă şi Polonia au instalat un detector performant de 300 de tone în
inima munţilor Apenini din Italia, la laboratorul Gran Sasso şi au
observat pentru prima dată neutrini produşi chiar în miezul Pământului.
Aceştia au descoperit practic geoneutrinii şi au confirmat experimental
teoria că energia imensă din miezul Pământului provine din dezintegrări
nucleare în miezul Pământului.