Transcript 第6回 - Tohoku University

Distribution of heat source of the Earth
And Geonutrino Geophysics
地球内部の熱源分布とニュートリノ地
球科学
Neutrino geophysics:
provides a direct measurement of the
distribution of radiogenic elements in
the earth
4.6 Ga
time
4.3 Ga
Lunar formation
Accretion
Late veneer
Giant impact
Plate
tectonics
Core formation
Magma ocean
Solidification of magma ocean
Homogeneous mantle
2
太陽系の始原物質の化学組成
太陽系の元素存在度
熱源となる元素U,Th,K
6
Geologically Useful Decay Schemes
Parent
235U
Daughter
207Pb
Half-life (years)
0.71 x 109
238U
206Pb
4.5 x 109
40K
40Ar
1.25 x 109
232Th
228Ra
1.405x1010
Neutrino geophysics
K
Th
U
Beta decay produces electrons and anti-neutrinos (geo-neutrino)
ne
ne
ne
G. Gamow: 1953
ne
ne
KamLAND Opens Neutrino Geoscience
in 2005
~ 50 years after G. Gamow’s suggestion
from Eligio Lisi
Physicists of Tohoku University run
KamLAND
Neutrino detector at Kamioka mine,
KamLAND
Geological map
no nuclear power-stations :
essential for U & Th geoneutrinos
238Ｕ
23２Ｔｈ
BSE (McDonough and Sun, 1995, 1999) + local geology
Enomoto and Ohtani (2005)
Hawaii vs Kamioka
地震波速度異常
+1%
-1%
高速(低温) 低速(高温)
新しい地球観測方法
ミューオン（Muon)地球科学
電気素量に等しい負の電荷と1/2のスピンを持つ。
ミュー粒子の静止質量は105.6 MeV/C2（電子の約
206.7倍の重さ）、平均寿命は2.2×10-6秒。
ミュー粒子 (μ-) は電子、ミューニュートリノおよび反電
子ニュートリノに、その反粒子である反ミュー粒子 (μ+)
は陽電子、反ミューニュートリノおよび電子ニュートリノ
に崩壊する。
ミューオン（Muon)地球科学
ミューオンも地球惑星科学に適用されつつある．
宇宙線起源のミューオンは，地球の表層部を透過する．
火口付近に上昇するマグマのモニターに対して有効性が
示されている．このような地殻表層部での変動現象のモ
ニターとして，ミューオンによる宇宙線ラジオグラフィ
は、地球惑星科学分野において様々な可能性が期待され
る．（Tanaka, Nagamine et al., 2001;
http://www.kek.jp/newskek/ 2002/novdec/muon.html）
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浅間山
Tanaka, Nagamine et al., 2001;
http://www.kek.jp/newskek/ 2002/novdec/muon.html
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Tanaka, Nagamine et al., 2001; http://www.kek.jp/newskek/
2002/novdec/muon.html
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