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, - презентация

1 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,

2 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, 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.

3 2001 год, ИЯИ, Юрий Стенькин, детектор тепловых нейтронов 6 LiF+ZnS(Ag) Используется реакция: 6 Li + n 3 Н + α 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..

4 Баксанский эксперимент Эксперимент выполняется в Баксанской Нейтринной Обсерватории, Cеверный Кавказ, Приэльбрусье, 42 о 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…? …

5 Суточная волна в солнечном времени Температурный к-т: В соответствии с распределением Максвела по скоростям: F=n·v, где v~T 0.5 Отсюда (tF/F)/(tT/T)=0.5%/% Волна =5 % Темпер. Волна=28 о Барометрический к-т : Нейтр. Мон.= % У нас = % Только 57% ! 43% - нейтроны из грунта ? ~ 0.2 / сек

6 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 см 3 грунта с плотностью 2.6 г/см 3 равно см -3 сек -1 от α-частиц из ряда 232Th и см -3 сек -1 из ряда 238U. Суммарную объёмную равновесную скорость генерации нейтронов можно считать равной н см -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 м 2 при равномерном их рождении в слое d=10 м оказалась равной Отсюда получаем «светимость грунта» = sd 1.4 н/м 2 /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.

7 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

8 Итак, наблюдается нейтронная лунно-суточная приливная волна :: радон, как естественный источник вариации. Пора, наконец, показать как же вел себя темп счёта нейтронов в от суток к суткам

9

10 C.J.Hatton. The neutron monitor. In Progress in elementary particles and cosmic ray physics, vol. X, 1971.

11 Прежде, чем перейти к лунно-месячной периодичности, три слова о периодах обращения Луны вокруг Земли…

12 Как Луна вращается вокруг земли три основных периода вращения вокруг Земли : 1: аномалистический суток ( – км) 2: драконический (плоскость орбиты относительно эклиптики) 3: синодический (от полнолуния до полнолуния : здесь замешано Солнце)

13 Первое указание на наличие лунно-месячной периодичности

14 Сглаженное за семь суток поведение темпа счёта тепловых нейтронов

15 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 + f a ) /Radius, Anom day Md(t) = COS ( d * t + f d ) /Ecliptic, Draco Ms(t) = COS ( s * t + f s ) /FullMoon, Sinod Mr(t) = 1 + Aa *3 * exm * (Ma(t) + ka * COS (2 * a * t + f a2 ) My(t) = 1 + Ac * COS ( с * t + f c ) /Ecliptic, Solar 365 day Mdy(t) = 1 + Md(t) * My(t) Mrdy(t) = Mr(t) * Mdy(t) Mf(t) = 1 + As * (Ms(t) + ks * COS (2 * s * t + f s2 )) Rn(t) = Amp * Mrdy(t) * Mf(t) < -- resulting red curve at previous graph

16 Сглаженное за семь суток поведение темпа счёта тепловых нейтронов

17 Вариации потока нейтронов и сейсмическая активность

18

19 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,

20

21 CORRELATION of RADON FLUX vs MOON PHASE ScS, LAquila, Italia

22