¿Distribución de la densidad de la Tierra por disparar neutrinos?

Estoy interesado en la posibilidad de inferir la estructura interior de la Tierra a partir de datos gravitacionales. Como muestra el problema de cálculo clásico, es imposible comprender la distribución de densidad no uniforme dentro de la Tierra solo a partir de la medición gravitacional fuera de la superficie. Así que varios modelos de la Tierra usan tomografía sísmica para inferir la distribución de la densidad.

Mi pregunta es: ¿sería posible construir un modelo más preciso disparando neutrinos en varias direcciones a través de la Tierra, detectarlos en el otro extremo e inferir información de densidad a partir de la variación de posiciones y tiempos de viaje? ¿Estarán estos cambios dentro de la tolerancia de nuestros métodos de detección actuales y sería matemáticamente factible extraer información significativa?

Descubrí que existe un enfoque de geoneutrinos , pero parece bastante limitado y me preguntaba si podríamos ser más proactivos que esperar a que se emitan neutrinos desde el interior.

¿Por qué no puedes decir nada sobre la distribución asimétrica de la masa a partir de los datos gravitacionales? Solo una distribución esféricamente simétrica se comporta de acuerdo con el teorema de la capa.
Rob Jeffries tiene razón. Y, de hecho, se ha realizado un gran esfuerzo para estudiar las concentraciones de masa locales mediante el examen de las desviaciones de la órbita de los satélites.
Es cierto, se obtiene un "mapa de gravedad", pero no sería el problema de resolver el "mapa de gravedad" de nuevo a una única distribución de densidad en el interior indeterminada, es decir, en ausencia de otros datos o restricciones, habría infinitamente Cuántas posibles distribuciones de densidad que conducen al mapa de gravedad específica?

Respuestas (1)

Los neutrinos se producen en la atmósfera todo el tiempo como consecuencia de las interacciones de los rayos cósmicos y, en su mayoría, vuelan a través del planeta. Así que no hay problema con una fuente.

De hecho, el bit de "volar a través" es uno de los problemas: incluso el diámetro completo de un planeta simplemente no intercepta una fracción lo suficientemente grande del haz para que la tomografía sea práctica (la situación con los neutrinos atmosféricos es ligeramente mejor que ese enlace sugiere porque las energías y las secciones transversales son más altas, pero sigue siendo bastante atroz).

Pero empeora, aunque los detectores de neutrinos tienen cierto grado de sensibilidad direccional , la obtienen al detectar la direccionalidad de los productos de una reacción de neutrinos, no al detectar el impulso de los neutrinos en sí. Es por eso que la famosa imagen de Super-K del núcleo solar en neutrinos tiene 10s de grados de ancho. Esto significa que incluso con suficiente sensibilidad de velocidad, no obtendrá resultados útiles porque solo tiene una idea aproximada de qué cuerda atravesó realmente un neutrino dado.

En cuanto a la posibilidad de usar haces de neutrinos, debe lidiar con la forma en que generamos haces de neutrinos : cada acorde que quisiera usar requeriría un túnel de más de cien metros de largo y varios metros de diámetro para usar como tubería de desintegración. Y tienen que empezar bajo tierra, porque tienes que poder dirigir el rayo del acelerador hacia un vertedero de rayos en el "inicio" del túnel. Estas cosas a menudo se tratan como una parte menor de los proyectos de aceleradores de neutrinos, pero en realidad cada uno representa una inversión bastante sustancial en ingeniería civil (y dinero) por sí solo. Y necesitas los detectores. Y los aceleradores. Y esos son proyectos más grandes (aunque presumiblemente puedes usar cada uno para un montón de acordes). Ay.

¡Gracias por su respuesta! Entonces, tal como lo entiendo, producir neutrinos es posible, pero es un desafío de ingeniería bastante costoso. Estaba pensando que si podemos tener suficiente control sobre el tiempo de emisión, podríamos modular patrones reconocibles en la recepción, pero puedo ver que la falta de sensibilidad direccional no nos permitirá inferir nada útil de la trayectoria. No estoy seguro de si la información de posición de la fuente + el tiempo darán resultados útiles.
Los haces estructurados en el tiempo superarían el problema de la direccionalidad, pero nosotros (es decir, el mundo entero) no podemos permitírnoslo. Se proyecta que DUNE sea de casi mil millones de dólares y representaría menos de un par promedio de acelerador+detector para el esquema. La comunidad de neutrinos todavía está babeando por la idea de un experimento de haz de 2500 km (línea de base mágica más corta), pero no podemos obtener la tasa con los dólares que tenemos.
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