Новый способ изучения глубоких недр Земли с помощью физики элементарных частиц

Исследователи из Амхерст-колледжа и Техасского университета в Остине предложили новую методику, которая в будущем может позволить с беспрецедентной детальностью изучить состав и свойства глубоких недр Земли. Однако она основана на существовании гипотетической пятой силы природы — дальнодействующего спин-спинового взаимодействия, которое пока не обнаружено.

Эта экзотическая сила, если она существует, могла бы связывать материю на поверхности Земли с веществом в сотнях или тысячах километров под ней, в мантии. Взаимодействие между частицами, такими как электроны, протоны и нейтроны, на таких расстояниях могло бы дать новую информацию о составе и характеристиках мантии, которая плохо изучена из-за своей недоступности. Это также помогло бы разрешить противоречия между существующими геофизическими моделями, основанными на данных сейсмологии и лабораторных экспериментов.

«Самым удивительным и приятным в этом проекте было осознание, что физика элементарных частиц действительно может быть использована для изучения глубоких недр Земли», — говорит соавтор исследования Цзюнь-Фу «Афу» Линь. Учёные провели эксперимент, чтобы обнаружить взаимодействие между «геоэлектронами» в мантии (электронами в минералах, чей спин частично ориентирован магнитным полем Земли) и частицами в лабораторном приборе в Амхерсте. Хотя сигнал не был зафиксирован, это позволило установить новый верхний предел силы такого взаимодействия — не более одной миллионной от гравитационного притяжения между частицами. Это важный шаг в поисках пятой силы и потенциально новое окно в изучение внутреннего строения нашей планеты.