Efectos geofísicos del pulso de neutrinos de supernova

Si bien los neutrinos son generalmente totalmente inofensivos, una supernova produce suficientes de ellos a la vez que el flujo de neutrinos lo mataría si pudiera pararse lo suficientemente cerca (y no ser asesinado por otros medios primero). Consulte XKCD What-If: Lethal Neutrinos para los cálculos generales y esta pregunta anterior ("Muerte por neutrinos - polonio se va a casa").

Pero, supongamos que hay un planeta relativamente similar a la Tierra (es decir, masa similar, composición a granel más o menos similar, realmente no se preocupa por el clima / habitabilidad). ¿Qué tan lejos tendría que estar para evitar la destrucción y qué efecto tendría el flujo de neutrinos a esa distancia? Es decir, ¿podría depositar suficiente energía/crear suficientes isótopos radiactivos para reiniciar la actividad volcánica en un planeta inactivo?

Supongo que esta pregunta supone que todos los demás efectos de la supernova son insignificantes. Por cierto, ¿cómo podrían los neutrinos reiniciar la actividad volcánica?
@ HDE226868 'Insignificante' en el sentido de que otros efectos no dan como resultado que el planeta se vaporice, consuma, etc. por completo. Por ejemplo, derretir la superficie a una profundidad de 100 km no sería despreciable para cualquiera que viva allí, pero aún te deja con un planeta al final, así que está bien para mí. Imagino que la actividad volcánica podría iniciarse mediante la deposición directa de energía térmica por absorción de neutrinos en el interior y/o mediante la creación de grandes cantidades de isótopos radiactivos cuya subsiguiente descomposición calienta el interior.
@LoganRKearsley, ¿cómo podrían crearse los isótopos?
@HDE226868 Reacciones nucleares. Dos procesos que conozco son la absorción de un antineutrino electrónico que convierte un protón en un neutrón + positrón, y la disociación del deuterio por cualquier neutrino de sabor para producir protio y un neutrón libre, que podría ser absorbido por otro núcleo.
Bueno, @LoganRKearsley, los neutrinos emitidos por la estrella no son antineutrinos, por lo que descarta el número 1. Y tendrías que tener mucho deuterio para que suceda el #2.
@ HDE226868 Pensando más, la reacción de absorción de electrones (p + e → n + ν) que produce neutrinos electrónicos en una supernova debería ser exactamente reversible, produciendo un protón y un electrón a partir de un neutrón y un neutrino. Y, de hecho, parece que esa es la reacción utilizada por el experimento de Homestake para observar la transformación del cloro en argón radiactivo. Supongo que los neutrinos muón y tau suficientemente energéticos podrían producir protones + muones/tauones, pero realmente no lo sé.

Respuestas (1)

Bien, probemos con el reverso del sobre...

http://www.slac.stanford.edu/econf/C0805263/Slides/Budge.pdf establece que el recuento total de antineutrinos de una supernova es del orden de 1e58 y la energía del neutrino es del orden de 40MeV. Imaginemos que todos estos neutrinos atravesarían la Tierra, que es el peor de los casos.

La sección transversal nuclear de neutrinos de 40 MeV está dada por http://cupp.oulu.fi/neutrino/nd-cross.html como 9.3e-48m^2(En/1MeV)^2, lo que conduciría a una sección transversal efectiva de aproximadamente sigma=1.5e-44m^2 a 40MeV.

Con el área total expuesta de la Tierra de 3,14*6,5e6m^2=1,3e+14m^2, obtenemos un flujo de neutrinos integrado de Jint=1e58/1,3e14m^2=7,7e43 partículas/m^2.

El número total de átomos en el planeta es alrededor de N=1.3*e50, por lo que el número total de reacciones es Jint*N*sigma=(1e58/1.3e14)*1.3e50*1.5e-44=1.5e50.

Esto significa que se absorbe una fracción de 1e-8 de los neutrinos, y básicamente cada núcleo es golpeado una vez. (Y creo que olvidé un factor de error de 1/2 para la forma esférica del planeta).

Yo llamaría a esto un resultado poco saludable, ya que todo el planeta se convertiría básicamente en una bola gigante de plasma radiactivo.

Ahora, si aumentamos la distancia, el número total de neutrinos que nos golpean se reduce en 4pi(d/r)^2. Hagamos que ese multiplicador sea un factor de 1e-8, que aún eliminaría toda la vida, pero solo depositaría aproximadamente la cantidad de energía en una reacción química por átomo. Ahora el planeta se derretiría, o permanecería apenas sólido, pero tendría que estar a una distancia de aproximadamente 8000 radios terrestres de la fuente. Eso es aproximadamente un tercio de una unidad astronómica.

Para evitar la destrucción completa de la biosfera (démosle, al menos, una oportunidad a las cucarachas), necesitamos otro factor de 1000, más o menos, lo que ahora significa que tenemos que estar a 0.3AU*sqrt(1000)=10AU de la supernova, solo para sobrevivir a los neutrinos.

Y ahora pido disculpas, si estoy completamente equivocado en todo esto... Hace mucho, mucho tiempo que no soy estudiante.

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