Met neutrino’s op olieveldenjacht

Share Button

Geofysici willen neutrino’s gebruiken om een “röntgenfoto” van de aarde te maken. In theorie zou je op deze manier nog niet ontdekte olievelden kunnen vinden. Is dit voorstel uitvoerbaar?

Wat zijn neutrino-oscillaties?
Neutrino’s zijn de lastigst waarneembare bekende deeltjes. Ze bewegen met vrijwel, zo niet precies de lichtsnelheid, reageren alleen met materie via de zwakke kernkracht en komen voor in drie ‘smaken’: elektron-, muon- en tauon-neutrino.  Onderweg veranderen neutrino’s ook geregeld van smaak: van muon-neutrino naar elektron-neutrino bijvoorbeeld. Dit verklaarde waarom er op aarde minder zonneneutrino’s werden waargenomen dan verwacht: hun smaak bleek veranderd, zo werd ontdekt in 2001.

Natuurkundigen begrijpen neutrino-oscillaties nu iets minder slecht. Zo wordt het effect beïnvloed door de afstand die de neutrino’s af hebben gelegd en door de hoeveelheid materie waar de deeltjes doorheen zijn gereisd.

“Röntgenfoto” van de planeet
Dit laatste inspireerde Carlos Arguelles en zijn collega’s van de pauselijke Katholieke Universiteit in Lima, Peru tot een opmerkelijk idee. Zou je neutrino-oscillaties niet kunnen gebruiken om veranderingen in de dichtheid van de aarde vast te stellen? Een verandering in dichtheid zou betekenen dat ook het percentage neutrino’s dat oscilleert in een andere soort, verandert.

Volgens de onderzoekers zou het mogelijk moeten zijn om holtes gevuld met water van 200 km doorsnede of meer, ijzerrijke mineralen of zelfs gebieden met sterke elektrische ladingen op te sporen. Dit na een experiment van drie maanden.  Erg interessant, omdat volgens seismologen aardbevingen samenhangen met de ophoping van elektrische ladingen in de aardkorst. De meest lucratieve toepassing is echter het vinden van olievelden en gesteenten die waarschijnlijk olie bevatten.  Een kleine proefboring kost al een slordige miljoen, dus de commerciële interesse in deze techniek zal enorm zijn.

Gevraagd: arsenaal atoombommen of vijf Eemscentrales
Er is helaas een probleem. Neutrino’s reageren nauwelijks met andere materie, dus er moeten enorme hoeveelheden neutrino’s worden aangemaakt om enkele waar te kunnen nemen. Met een zwakkere bundel zal je duizenden jaren moeten wachten tot er een zinnig resultaat uit komt. Arguelle en zijn mede-auteurs nemen daarom aan, dat het op een dag mogelijk zal zijn een vijfduizend maal sterkere neutrinobundel te produceren dan op dit moment technisch haalbaar is. Een gevaarlijke aanname. Immers, neutrino’s komen vrij bij kernreacties. Een bekende techniek is protonen met hoge snelheid op een scherm materie af te schieten, waarbij instabiele pionen en kaonen vrijkomen. Door deze geladen deeltjes te richten,  kan een neutrinobundel worden geproduceerd: als deze deeltjes uiteenvallen vliegen de neutrino’s in de bewegingsrichting.

Om dit te laten werken zou de protonenbundel vijfduizend maal sterker moeten worden dan de meest intensieve neutrinobron nu bekend. Om een indruk te geven: de sterkste protonenbundels hebben nu een intensiteit van 1-4 MW (uiteraard is een veelvoud aan vermogen nodig om dit te bereiken). In een uur gaat deze bundel er meer energie doorheen dan een Nederlands huishouden in drie maanden verbruikt. Dat maal vijfduizend, gedurende anderhalf jaar. Dat komt neer op rond de vijf Eemscentrales vol in bedrijf, let wel, voor één meting.
Een ander alternatief is natuurlijk een serie atoombommen te laten ontploffen, een voorstel dat in de vijftiger jaren serieus is overwogen, maar gelukkig toch maar niet uit is gevoerd. Kortom: olie is vast erg nuttig spul, waard om complete landen voor naar de steentijd te bombarderen, maar misschien is het toch slimmer om een alternatief te vinden.

Bron:
Carlos Arguelles et al., Searching For Cavities Of Various Densities In The Earth’s Crust With A Low-Energy ν¯e β-Beam, ArXiv (2012)
How Neutrino Beams could reveal cvavities inside earth, Arxiv Blog (Technology Review) (2012)

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

1 reactie

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger