Bạn biết những gì mà LỚN muốn thực hiện khi chụp X-quang: bạn đi đến bác sĩ, vào một chiếc máy lớn, cô ấy mặc một chiếc áo chì và tia X bắn xuyên qua cơ thể bạn, tạo thành một hình ảnh về cấu trúc xương của bạn. Chà, sử dụng máy dò neutrino IceCube - cũng như các máy dò neutrino khác để đến - có thể làm được điều gì đó rất giống với điều này, nhưng với Trái đất.
Một nhóm các nhà vật lý và địa chất hợp tác từ khắp nơi trên thế giới đã đề xuất rằng với việc xây dựng IceCube, một máy dò neutrino ở Nam Cực, có thể có được một bức tranh rất chính xác về lõi Trái đất sử dụng neutrino truyền qua Trái đất từ mặt khác. Bài báo gần đây của họ có tiêu đề Hình ảnh cấu trúc bên trong của trái đất với các neutrino khí quyển.
Neutrino là các hạt có khối lượng rất nhỏ không thường xuyên tương tác với các loại vật chất khác. Có hàng nghìn tỷ trong số chúng truyền qua cơ thể bạn trong giây lát này, nhưng đừng lo lắng: khả năng chúng sẽ tương tác với bất kỳ proton hoặc neutron nào tạo nên cơ thể bạn là rất, rất thấp. Năng lượng của neutrino càng cao thì càng có khả năng tương tác với một hạt có khối lượng. Khi điều này xảy ra, một loạt các hạt khác được tạo ra và một hạt gọi là muon được tạo ra bởi phản ứng này có thể được phát hiện.
Kính thiên văn neutrino don lồng trông giống như kính thiên văn nhìn trung bình của bạn; đúng hơn, chúng được tạo thành từ một khối vật chất khổng lồ, thường là nước hoặc băng. IceCube chỉ là một máy dò như vậy, được tạo thành từ một km khối băng tại Nam Cực. Có những chuỗi nhỏ, các máy dò tìm được đặt ở vị trí chiến lược trong băng để ghi lại sự hiện diện của muon từ các tương tác hạt neutrino. Khối lượng lớn của máy dò làm tăng khả năng tìm thấy sự va chạm giữa neutrino và các hạt khác.
Ý tưởng sử dụng neutrino như một cách để ghi lại hình ảnh bên trong Trái đất đã tồn tại hơn 25 năm, nhưng IceCube là kính viễn vọng neutrino đầu tiên có khả năng phát hiện neutrino ở năng lượng cần thiết để đưa ra hình ảnh chính xác về lõi.
Sử dụng IceCube để quan sát bên trong Trái đất sẽ giúp chúng ta hiểu hơn về quá trình chuyển đổi lõi-lõi của LỚN, trong đó lõi của Trái đất gặp lớp phủ vì phương pháp này chính xác hơn các phương pháp hiện được sử dụng để ước tính bên trong Trái đất trông như thế.
Tiến sĩ Francis Halzen thuộc Khoa Vật lý của Đại học Wisconsin, một trong những đồng tác giả của bài nghiên cứu đề xuất, chúng ta có thể thấy quá trình chuyển đổi trực tiếp và không suy ra từ một số phân tích dữ liệu gián tiếp, như dữ liệu trên Trái đất sóng âm. Độ chính xác của ánh xạ của chúng tôi liên quan trực tiếp đến độ phân giải góc của chúng tôi trên đường đi qua Trái đất bởi một neutrino.
Giống như trong tia X, một số neutrino đi qua Trái đất sẽ bị chặn bởi lõi dày đặc giống như bộ xương của Trái đất, trong khi những luồng phát qua lớp phủ, ít đậm đặc hơn, sẽ bị phát hiện bởi IceCube.
Mặc dù kính viễn vọng IceCube vẫn đang được xây dựng, nó đã bắt đầu lấy dữ liệu và sẽ chỉ tiếp tục cải thiện khi có thêm máy dò được thêm vào băng.
Tiến sĩ Halzen cho biết, Một đặc điểm khác thường của IceCube là chúng tôi vận hành máy dò được triển khai một phần trong khi chúng tôi đang xây dựng nó. Chúng tôi đã thu thập dữ liệu liên quan đến vấn đề này trong hơn 1 năm và hy vọng sẽ chạy được một nửa máy dò bắt đầu từ tháng 2 này, tức là sau một mùa xây dựng khác vào mùa hè ở Nam Cực vừa mới bắt đầu.
Hình ảnh dự kiến sẽ được hoàn thành ở bất cứ đâu trong khoảng từ 3 đến 10 năm tới.
Nguồn: Giấy Arxiv
