Полина Вышковская. Андрей Аствацатуров. О штампах. О людях. О поколениях.
Первая информация о земной коре как о возможном ...
description
Transcript of Первая информация о земной коре как о возможном ...
29-я РККЛ, Москва, 2006 ГЕО 11
Анализ вариаций потока тепловых нейтронов на высоте 1700 м над
уровнем моря
В.В.Алексеенко*, Д.Д.Джаппуев, В.А.Козяривский, А.У.Куджаев, В.В.Кузьминов, О.И.Михайлова,
Ю.В.Стенькин.
Институт ядерных исследований РАН, [email protected]
Первая информация о земной коре как о возможном источнике тепловых нейтронов:
Kuzhevskij B.M., Nechaev O.Yu., Panasyuk M.I. et al. Studies of the distribution of neutral and charged cosmic ray components in
the atmosphere of the Earth. Preprint INP MSU 91-38/242, 1991.
Отсюда и далее авторы в ряде статей
отмечали, что наблюдаемые ими кратковременные возрастания темпа счёта нейтронов близки во времени или совпадают с фазой новой или полной Луны (также - ?затмения?). И высказывали предположения о том, что возрастания обусловлены меняющимся во времени гравитационным воздействием со стороны Луны и Солнца, которое, в свою очередь, приводит к приливным деформациям земной коры, модулирующим поток радона -> (α,n) реакция в грунте -> детектор нейтронов.
2001 год, ИЯИ, Юрий Стенькин, детектор тепловых нейтронов
6LiF+ZnS(Ag)
Используется реакция: 6Li + n 3Н + α + 4.78 МэВ.
Образующиеся частицы производят сцинтилляции в ZnS(Ag), которые регистрируются фотоумножителем ФЭУ-49.
Темп счёта сцинтилляций ~0.5 / сек. (0.1)
Накапливаются 5-мин данные день за днём в течение многих месяцев..
Баксанский эксперимент Эксперимент выполняется в Баксанской Нейтринной Обсерватории, Cеверный Кавказ, Приэльбрусье, 42о N, высота ~ 1700 метров над уровнем моря. Анализируемые данные накапливались в течение двух
периодов: 2003, декабрь, 01, – 2004, июнь, 23. Всего 206
календарных суток. Имеется разрыв в ряде данных с 19 января по 18 февраля продолжительностью 30 суток.
2006,февраль, 19, -> продолжается непрерывный набор …
Баксанские нейтроны и Луна…? …
Суточная волна в солнечном времениТемпературный к-т:В соответствии с распределением
Максвела по скоростям:
F=n·v, где v~T0.5
Отсюда (tF/F)/(tT/T)=0.5%/%
Волна =5 %Темпер. Волна=28о
Барометрический к-т :
Нейтр. Мон.= - 0.95%У нас = - 0.54%Только 57% !
43% - нейтроны из грунта ? ~ 0.2 / сек
Результаты оценочного расчета скорости
генерации нейтронов в грунте. В результате оценочного расчета было установлено:
подавляющая часть потока нейтронов (из грунта) образуется α-частицами с энергией выше 5 Mev на Na, Al, Si.
Количество рождающихся нейтронов в (α, n)-реакциях в 1 см3 грунта с плотностью 2.6 г/см3 равно 1.6∙10-6 см-3∙сек-1 от α-частиц из ряда 232Th и 1.5∙10-6 см-3∙сек-1 из ряда 238U. Суммарную объёмную равновесную скорость генерации нейтронов можно считать равной 3.4∙10-6 нсм-3∙сек-1.
Выход тепловых и надтепловых нейтронов (также регистрируемых детектором с вероятностью ~1/v) из грунта был получен в результате монте-карловского расчета. Вероятность выхода нейтронов через площадку s=1 м2 при равномерном их рождении в слое d=10 м оказалась равной 0.042. Отсюда получаем «светимость грунта» <n>=sd 1.4 н/м2/сек.
Т. о., детектор площадью 0.7 кв. м. и с эффективностью регистрации ~20%, стоящий на земле будет считать, ~0.2 н/сек от грунта, что, составляет ~ 40% от наблюдаемого темпа счёта. Эта величина прекрасно согласуется с приведенной выше оценкой вклада «грунтовых» нейтронов, сделанной по барометрическому коэффициенту.
Лунно-суточная волна потока тепловых нейтронов
Известны приливные волны в: атмосфере океане земной коре
Лунные сутки = 24.8 час Р приливная волна=0.06 mm Hg n приливная волна ~ 0.5 %
8 st.dev. n волна существует
Итак,наблюдается нейтронная лунно-суточная приливная волна :: радон, как естественный источник вариации.
Пора, наконец, показать как же вел себя темп счёта нейтронов в 2003-04 от суток к суткам
0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195
-20
-10
0
10
20
30Counting Rateafter Pressure, Temperature and trend corrections
day of 2003-04 year runc:\neutron\fit-temp\neutron-1.opj27.04.2006 09:32:26
% v
aria
tion
of
CR
da
y o
f m
on
th
0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 1950
8
16
24
32
Baksan neutron Counting Rate / day, December 2003 - June 2004 year
Jun04May04Apr04Mar04Feb04Jan04Dec03
0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195
12000
15000
18000
21000
24000
CR0 : initial data
CR
0 /
da
y
C.J.Hatton. The neutron monitor. In “Progress in elementary particles and cosmic ray physics”, vol. X, 1971.
Прежде, чем перейти к лунно-месячной периодичности, три слова о периодах обращения Луны вокруг Земли…
Как Луна вращается вокруг земли
три основных периода вращения вокруг Земли :
1: аномалистический 27.55 суток (360 000 – 400 000 км)2: драконический 27.21 (плоскость орбиты относительно эклиптики)3: синодический 29.53 (от полнолуния до полнолуния : здесь замешано Солнце)
Первое указание на наличие лунно-месячной периодичности
7 14 21 28 350,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
Äåêàáðü 2003 - Àï ðåëü 2004 (150 äí åé)
1sigma level
Фур
ье а
мп
ли
туд
а, %
период, день
Сглаженное за семь суток поведение темпа счёта тепловых нейтронов
56 84 112 784 812 840 868 896-6
-3
0
3
6 прогноз
2006 год2004 год
R = + 0.79
784 812 840 868 896-4
-2
0
2
R = + 0.87В
А
2006 год
С
0 28 56 84 112 140
-6-3036
текущий деньc 01/12/2003
TnCR%
TnCR% R = + 0.802003-04 год
TnCR%
текущий день с начала 2004 года
Сейчас уже совсем просто прийти к мысли, что можно попытаться сконструировать математическую модель гравитационного влияния Луны и Солнца на процесс эмиссии радона из Земной коры.
ADS-модель , t = в днях
Ma(t) = COS (a * t + fa) /Radius, Anom 27.55 dayMd(t) = COS (d * t + fd) /Ecliptic, Draco 27.21Ms(t) = COS (s * t + fs) /FullMoon, Sinod 29.53
Mr(t) = 1 + Aa *3 * exm * (Ma(t) + ka * COS (2 * a * t + fa2)
My(t) = 1 + Ac * COS (с * t + fc) /Ecliptic, Solar 365 dayMdy(t) = 1 + Md(t) * My(t)
Mrdy(t) = Mr(t) * Mdy(t)
Mf(t) = 1 + As * (Ms(t) + ks * COS (2 * s * t + fs2))
Rn(t) = Amp * Mrdy(t) * Mf(t) < -- resulting red curve at previous graph
Сглаженное за семь суток поведение темпа счёта тепловых нейтронов
56 84 112 784 812 840 868 896-6
-3
0
3
6 прогноз
2006 год2004 год
R = + 0.79
784 812 840 868 896-4
-2
0
2
R = + 0.87В
А
2006 год
С
0 28 56 84 112 140
-6-3036
текущий деньc 01/12/2003
TnCR%
TnCR% R = + 0.802003-04 год
TnCR%
текущий день с начала 2004 года
0 30 59 89 118 148 177 2070
5
10
15
20
25
30
8Feb[ 5 EQ]
2May[ 7 EQ]
day of Run
0 30 59 89 118 148 177 207-12
-8-4048
1216
red wave - model fit
no neutron data : 1) after 207 day 2) 50 - 80 days
Comparison of thermal neutron flux with Seismic activity. 01 Dec 2003 - 31 Jun 2004
EQ-Cauc3.opj04.07.2006 11:51:26
sum EQs Mag
the
rm
al n
eu
tro
n C
R %
0 30 59 89 118 148 177 207-12
-8-4048
121620
3
blue curve : ( CR - model fit )
%
Вариации потока нейтронов и сейсмическая активность
36 38 40 42 44 46 48 50
40
41
42
43
44
45
[18]
5Ja
1Fb1Jn
4Fb
20Dc
25My
14Ja
8Feb[5]
2May[7]
BNO
Lattitude, deg
Longitude, deg
0 30 59 89 118 148 177 2070
7
14
21
28full Moon
2Jn4My5Ap6Mr7Fb7Ja8Dc
8Feb[5]
2May[7]
0 30 59 89 118 148 177 20708
162432
2
59 EQ with Mag>=3.5 Time and Space distributions. period : 01 Dec 2003 - 31 Jun 2004.
EQ-Cauc2.opj01.07.2006 15:46:06
0 30 59 89 118 148 177 2070369
12
day
day
day
6182510153 EQsMay04Mar04
Jan04Dec03
sumEQsMag
month
dayinmonth
Заключение
1. Впервые получено экспериментальное подтверждение существования вариаций фонового потока тепловых нейтронов, связанных с лунными периодами (приливные волны).
2. Выполнен оценочный расчёт скорости генерации нейтронов в верхнем слое грунта, количественно подтверждающий полученный экспериментальный результат.
3. Разработана модель, описывающая наблюдаемые вариации темпа счёта тепловых нейтронов как следствие меняющегося во времени гравитационного влияния Луны и Солнца.
4. Предложен и обоснован принципиально новый метод регистрации вариаций концентрации радона в верхнем слое земной коры, основанный на детектировании тепловых нейтронов от (α,n) реакций.
5. Метод регистрации может быть применён в прикладных геофизических
исследованиях, связанных с использованием информации о концентрации тепловых нейтронов и радона : радоновый и/или нейтронный мониторинг окружающей среды,
CORRELATION of RADON FLUX vs MOON PHASE
ScS, L’Aquila, Italia
7 14 21 28 350,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
1 sig level
neutron periodogram
EQ-Cauc4.opj04.07.2006 12:52:35
Am
pl, %
period, days
7 14 21 28 350,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
half a Moon month
day, period
EQuakeperiodogram
33 36 39 42 450
2
4
6
8
10
rela
tive u
nit
4
59 EQuakes, Mag's distribution and periodograms
15My
12My
7 EQuakes, 02 May
total = 59 EQuakes
EQ Mag*10
nu
mber o
f E
Q