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A Inovação Tecnológica de 29/08/2014 trás este artigo
interessante.
Neutrinos solares
Físicos afirmam ter conseguido a primeira evidência
direta da forma como a energia do Sol é gerada.
A teoria longamente aceita estabelece que a energia
do Sol é gerada pela fusão de átomos de hidrogênio
para formar hélio - provar isto, contudo, é um
desafio cósmico.
Um desafio que foi vencido pela equipe internacional
do detector Borexino, um sensor de neutrinos
instalado no laboratório subterrâneo Gran Sasso, na
Itália.
A equipe conseguiu detectar os neutrinos
especificamente produzidos pela reação da fusão do
hidrogênio em hélio, comprovando que as teorias
estavam corretas - de resto um alívio para os
grupos que estão tentando construir reatores de
fusão aqui na Terra.
Cintiladores, detectores e a esfera do Borexino, antes de ela ser preenchida com água e iniciar as observações.[Imagem: A. Brigatti/INFN/Borexino Collaboration]
Embora vários neutrinos solares já tenham sido
detectados, esses são especiais. Quando os núcleos
de hidrogênio (prótons) fundem-se em um núcleo
de deutério, a reação gera um pósitron e um
neutrino de baixa energia, chamado neutrino pp, ou
neutrino do elétron.
Como interagem muito fracamente com a matéria,
assim que os neutrinos pp são gerados eles viajam
através do plasma solar, chegando à Terra cerca de
oito minutos depois.
Isto significa que o detector Borexino consegue
monitorar a fusão no interior do Sol em tempo real.
O detector Borexino é formado por sensores mergulhados em um tanque esférico de aço de 13,7 metros de diâmetro, contendo 2.100 toneladas de água ultrapura - tudo instalado nas profundezas de uma mina, protegido por 1.400 metros de rocha para evitar qualquer interferência externa. [Imagem: Borexino Collaboration]
Potência do Sol
Enquanto os neutrinos saem direto do núcleo da
estrela, os fótons que são gerados na reação levam
cerca de 100.000 anos para viajar através de todo o
Sol, chegar à sua superfície, e finalmente serem
disparados em direção à Terra.
Comparando a energia gerada pela reação que dá
origem aos neutrinos do elétron com a energia
emitida diretamente pelo Sol, os físicos concluíram
que o Sol tem sido uma estrela extremamente
estável durante esses 100 mil anos, uma vez que a
energia "antiga", vinda na forma de luz e calor, é
muito similar à energia gerada em seu núcleo hoje,
agora monitorada em tempo real pelo Borexino.
Durante as observações, foi medido um fluxo de
neutrinos de 6,6 x 1010 por cm2 por segundo. Isto
significa que o Sol tem uma potência de 3,98 x
1026 Watts, um valor muito semelhante ao obtido
pela medição da energia da radiação solar que
ilumina e aquece a Terra, que é de 3,84 x
1026 Watts.
Segundo os físicos, isto demonstra que o Sol está
em completo equilíbrio termodinâmico, e nos dá a
tranquilidade de que a atividade solar dificilmente
sofrerá qualquer alteração nos 100 mil anos que
virão.
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=neutrinos-monitoram-potencia-sol-tempo-real&id=010125140829&ebol=sim#.VA9AgMJdUl8
Sobre o Laboratório Borexino Detector;
Mapa do laboratório subterrâneo no LNGS (clique para ver maior). Borexino é no pavilhão C.
Map of the underground laboratory at LNGS (click image for larger view). Borexino is in Hall C.
Borexino é um experimento de neutrino solar, no Laboratori Nazionali del Gran Sasso, na Itália, projetado para detectar neutrinos solares de baixa energia, em tempo real, utilizando 300 toneladas de cintilador líquido em um detector não segmentado. O detector está localizado no Pavilhão C do laboratório subterrâneo de Gran Sasso. Espalhamento neutrino-elétron no cintilador produz flashes de luz de cintilação, que são observados por 2.000 tubos fotomultiplicadores (20 cm de diâmetro). Com um volume fiducial de cerca de 100 toneladas, a taxa de contagem neutrino esperado é de cerca de 30 eventos por dia acima de 250 keV (Modelo Padrão Solar e Grande modelo de oscilação de neutrinos ângulo de mistura, assumindo oscilações de vácuo), devido principalmente à 7Be neutrinos solares.
Cross-section diagram of the Borexino detector (click image for larger view). The detector is made up of a series of concentric regions, with the most radiopure at the center.
The inside of the filled Borexino detector. Visible features include the two concentric nylon vessels, the upper end region of the inner vessel, and the systems of PTFE ropes that support the vessels against buoyant forces due to density differences.
A ênfase em Borexino está no máximo em
radiopurity, para as energias onde os sinais de
neutrinos 7Be ocorrem estão cheios de falsos
positivos de muitas espécies diferentes de
decaimento radioativo. Em particular, as cadeias de
urânio e tório são grandes problemas, bem como os
isótopos radioactivos de gases nobres 39Ar, 85Kr, e
222Rn, todos presentes na atmosfera da Terra.
Numerosos métodos de se livrar desses isótopos
têm sido utilizados, que vão desde a seleção de
materiais cuidadosa, através da construção das
partes mais delicadas do detector em uma sala limpa
livre de radônio, até uma sequência de vários meses
de purgar todo o detector de nitrogênio especial
livre de argônio, criptônio e radônio.
Estrutura de Borexino
Diagrama de seção transversal do detector Borexino
(clique para ver maior). O detector é constituído por
uma série de regiões concêntricos, com o mais
radiopure no centro.
Um esquema do detector é mostrado à direita. Os
volumes concêntricos do detector são baseados no
princípio da blindagem graduada: as peças são
limpas no centro. Em primeiro lugar, é claro, o local
subterrâneo do detector, em 3500 metros de
equivalente de água, reduz o fluxo de raios cósmicos
a uma fracção do seu valor na superfície. Em
seguida, um escudo de água ultra-pura protege as
peças internas do detector de nêutrons e raios
gama, emitidos pelo decaimento radioativo nas
paredes rochosas do laboratório.
Dentro da água ultra-pura é uma esfera de aço
inoxidável (SSS), que actua como uma estrutura de
suporte para> 2000 PMT. Aproximadamente 200
destes estão localizados no volume de água; eles
agem como um detector de múons, observando as
faixas de luz Cherenkov deixadas por múons
passagem. O restante está na superfície interna do
SSS, apontou para dentro.
O cintilador e seus vasos de contenção
O interior do detector Borexino preenchido.
Características visíveis incluem os dois vasos
concêntricos de nylon, a região da extremidade
superior do recipiente interior, e os sistemas de
cabos de PTFE que suportam os vasos contra as
forças de flutuação devido a diferenças de
densidade.
Duas das principais contribuições do grupo de
Princeton para o experimento são a maioria das
plantas de purificação de cintilador, e os vasos de
contenção cintilador. Porque o cintilador e seus
vasos de contenção são as partes mais sensíveis do
detector em termos de requisitos radiopurity, foi
tomado muito cuidado na concepção e fabrico de
ambos os componentes.
Dentro do SSS mais três volumes esféricos
concêntricos, separados por duas membranas de
náilon construído na Universidade de Princeton
Departamento de Física da sala de limpeza, sob
uma atmosfera de purga de radônio. Os dois
volumes de exteriores estão cheias de líquido
tampão. Este agecomo um amortecedor passivo
para aumentar a distância entre os PMTs (que em si
são completamente radioactiva pelos nossos
padrões) e a parte activa do detector. O recipiente
exterior de nylon, além actua como uma barreira
para evitar que os átomos de radão que emanam
dos PMT e SSS de migrar para dentro. Ambos os
navios têm uma arquitetura bastante elaborado para
proporcionar suporte estrutural e instrumentação
para monitorar os parâmetros do detector, incluindo
formas de vasos e posições, pressões diferenciais, e
temperaturas dos fluidos. Uma descrição detalhada
dos vasos foi publicada por instrumentação nuclear
e Métodos A, e pode também ser lido no arXiv.
O cintilador si é pseudocumene (também chamado
1,2,4-trimetilbenzeno), um composto orgânico
semelhante ao do benzeno, com a adição de 1,5
gramas / litro de 2,5-difeniloxazole, um flúor. Ele é
purificado por meio de técnicas de extracção e
destilação de azoto. É esse material em que as
interações de neutrinos com seus elétrons produzir
luz de cintilação. A energia cinética máxima possível
transferida para um elétron de um neutrino solar de
0,86 MeV 7Be é de 0,66 MeV. Nesta energia, cerca
de 7000 fotões de cintilação será produzido, dos
quais apenas cerca de 330 será detectado.
Fonte:
Do Google tradutor uso para traduzir o texto e alguns pequenos erros podem existirem.
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=neutrinos-monitoram-potencia-sol-tempo-real&id=010125140829&ebol=sim#.VA9AgMJdUl8
Imagens disponíveis na internet sobre Borexino Detector.
J.A.
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