Distribution of heat source of the Earth

Presentation on theme: "Distribution of heat source of the Earth"— Presentation transcript:

1 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

2 Neutrino geophysics: provides a direct measurement of the distribution of radiogenic elements in the earth

3 Solidification of magma ocean Homogeneous mantle Plate tectonics
Accretion 4.6 Ga time 4.3 Ga Magma ocean Giant impact Lunar formation Late veneer Solidification of magma ocean Homogeneous mantle Plate tectonics Core formation 2

4 太陽系の始原物質の化学組成 熱源となる元素U,Th,K 太陽系の元素存在度　　　　　 6

5 Geologically Useful Decay Schemes
Parent Daughter Half-life (years) 235U 207Pb 0.71 x 109 238U 206Pb 4.5 x 109 40K 40Ar 1.25 x 109 232Th　　　　　　　 x1010 228Ra

6

7

8 Neutrino geophysics K Th U
Beta decay produces electrons and anti-neutrinos (geo-neutrino)

9 ne Earth : Antineutrino Star G. Gamow: 1953

10

11 KamLAND Opens Neutrino Geoscience
~ 50 years after G. Gamow’s suggestion from Eligio Lisi Physicists of Tohoku University run KamLAND

12 Neutrino detector at Kamioka mine, KamLAND
Geological map

13

14

15

16 no nuclear power-stations : essential for U & Th geoneutrinos
238Ｕ 23２Ｔｈ

17

18 BSE (McDonough and Sun, 1995, 1999) + local geology
Enomoto and Ohtani (2005)

19

20

21

22 Hawaii vs Kamioka

23 高速(低温) 低速(高温) +1% -1% 地震波速度異常

24 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。

25 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; /novdec/muon.html） 19

26 浅間山 Tanaka, Nagamine et al., 2001; /novdec/muon.html 20

27 Tanaka, Nagamine et al. , 2001; http://www. kek
Tanaka, Nagamine et al., 2001; /novdec/muon.html 21