

Jeolojinin Sorularına Cevap: Yeni Keşfedilen Yer-Nötrinoları
Princeton Üniveristesi'nin de içinde olduğu uluslararası bir ekip, Yer'in iç kısmının derinliklerinde yer-nötrino adı verilen atomaltı parçacıklar saptadı.
Bu keşif, gezegenin iç kısmında gerçekleşen reaksiyonların, Yer'in yüzeyindeki deprem veya yanardağlar gibi olayları nasıl etkilediğini anlamada jeologlara yardımcı olabilir. Birgün, bilim adamları geçenlerde İzlanda'da yaşanan volkanik patlama gibi olayları tahmin etmek için yerdeki ısı akışı ve kaynaklar hakkında yeterli bilgiye sahip olabilirler.
İtalyan Nükleer Fizik Enstitüsü Gran Sasso Ulusal Laboratuvarı'nda Borexino İşbirliği ile bulunan kanıtlar, Physics Letters B. dergisinin Nisan sayısında yayınlandı. Yer-nötrinoları, 2005 yılında yapılan bir Japon deneyi sırasında ortaya çıkmıştı.
Bu çalışmalardan birinin yazarı ve Princeton'da fizik profesörü olan Frank Calaprice bu konuda şunları söylüyor:
"Bu, önemli bir sonuçtur ve yer-nötrinoların saptandığını göstermektedir ve kesin olarak Yer'in içini incelemek için yeni bir araç sunmaktadır."
İnert, yüksüz, temel partiküller olan nötrinolar, Yer'in atmosferine giren kozmik ışınlar ve Güneş tarafından yayılmaktadır. Yer-nötrinolar, antinötrinodur yani nötrinoların antimadde olan karşıtlarıdırlar. Yer-nötrinolar, Yer kabuğunda ve yüzeyden 1800 mile kadar uzanan Yer'in kalın bir tabakası olan mantoda, uranyum, toryum ve potasyumunun radyoaktif bozunmasından meydana gelmektedir.
Gran Sasso gibi laboratuvarlarda, araştırmacılar, bu ilginç parçacıkları saptama yoluyla, Yer'in iç kısmına bakarak, yer-nötrino teleskopları gibi davranan malzemeleri kullanmaktadırlar. Yer-nötrinoların, Yer'in derinliklerindeki maddeyi neyin oluşturduğunu daha iyi belirlemek için bilim adamlarına yardım edeceği umuluyor. Princeton'da yer bilimleri profesörü olan ve bu çalışmada yer almayan Thomas Duffy:
"Bu çok önemli bir keşif ve yerin bileşenlerini ve nasıl çalıştığını daha iyi anlamak için çok şey vaadediyor" diyor.
Yer bilimcileri, uranyum ve toryum gibi bozunan elementlerin mantoda konveksiyona neden olarak, yeryüzünü ısıtmada önemli bir rol oynaması hakkında daha çok şey bilmek istiyorlar. Manto, Yer'in içindeki ısıyı Yer'in derinliklerinden yüzeyine doğru taşıyan yavaş ve istikrarlı erimiş kaya akıntısıdır. Konveksiyon, sırayla, levha tektoniği ve kıtaların hareket etmesi, deniz yüzeyinin açılması, volkanların patlaması ve depremlerin olması gibi jeolojiye eşlik eden tüm dinamiklerin yüzeyden görünmesini sağlar. Hiç kimse, radyoaktif bozunmanın ısınma eylemine baskın çıkıp çıkmadığını ya da birçok faktör arasında sadece bir oyuncu olup olmadığını bilmemektedir.
Calaprice'e göre, Yer'in içinde üretilen enerjinin kaynağı, jeolojinin en temel sorularından biridir. Jeo-nötrinoların Borexino deneyi ile kesin olarak saptanması, radyoaktivitenin, enerjinin önemli bir bölümüne- muhtemelen çoğuna- katkıda bulunduğunu doğrulamaktadır.
Borexino deneyi, gerçekte yer-nötrinoları değil, düşük enerjili solar nötrinoları saptamak için tasarlanmıştı. Çalışmaya katılan 88 bilim adamından biri olan Princeton Fizik Bölümü'nden Yardımcı Doçent Cristiano Galbiati ise deneyle ilgili şunları söylüyor:
''Deneyi kurarken, Yer'in derinliklerindeki radyoaktiviteden bize gelen parçacıkları saptama kapasitesine sahip olduğumuzu farkettik.''
Borexino projesi, Roma'nın yaklaşık 60 mil dışında yer alan Gran Sasso Dağı'nın neredeyse 1 mil altında bulunuyor. Roma, nötrinolarla ilgili çalışmak için ideal bir nokta çünkü kayalıklar, algılayıcı aygıtı alteden diğer tipteki radyasyon ve partiküllerden dedektörü korumaktadırlar. Borexino deneyinin çoğu, çevredeki radyasyonun ''gürültüsünü'' elimine etme sürecidir.
Herkesin bildiği gibi, nötrinoların saptanması zordur çünkü maddenin içinden doğrudan geçerler ve nadiren madde ile etkileşime girerler. Dedektör ise 1000 ton hidrokarbon sıvı içeren naylon bir küreden oluşmaktadır. Bir dizi aşırı duyarlı fotodedektörler, paslanmaz çelik bir küre ile kaplanmış olan küreye doğrultulmuştur. Bunun tamamı, 59 fit ölçülerinde bir diğer paslanmaz çelik kürenin içinde tutulan aşırı derecede arıtılmış 2400 ton su ile kuşatılmıştır.
Solar nötrinolar, dedektör ile temas edince tek tip sinyal üretmektedir ancak yer-nötrinolar ise başka bir tip sinyal üretirler. Çünkü dedektöre çarpan sayıca 1000 kat daha az yer-nötrino bulunmaktadır ve her yıl gerçekleşen yalnızca bir kaç olay vardır. Makale Aralık 2009'dan itibaren süren iki yıllık sonuçları açıklamaktadır ve deney hala devam etmektedir.
Yer-nötrinoların önemi, bilim adamları tarafından 1960'lı yıllarda açıklanmıştır ve 1994 yılında Lawrence Krauss, Sheldon Glashow ve David Schramm tarafından yapılan taslak çalışması sonucunda bu alanda bir vakıf kurulmuştur. 2005 yılında, Japonya ve Amerika arasında düzenlenen ve Japonya'da bir madende gerçekleştirilen bir deneyin yütütüldüğü KamLAND adı verilen ortak çalışmada, düşük enerji fazlası ''antinötrinolar'' rapor edilmiştir.
Bilim adamları, bir dizi yer-nötrinoyu saptama sistemlerinin, gezegenin stratejik noktalarına yerleştirileceği ve Yer'in içini ve iç ısının kaynağını detaylı anlamak için parçacıkları algılayabileceği günü gözlerinde canlandırabiliyorlar.
Güncelleme: 26/07/2010
Kaynak:
''Geo-Neutrinos: Discovery of Subatomic Particles Could Answer Deep Questions in Geology'', sciencedaily, çev. Kader Demirpehlivan, yaklasansaat.com, 12/07/2010.