Speaker
Description
Geoneutrinos are tiny particles produced by the radioactive decay chains of elements such as uranium and thorium inside the Earth. Although they interact only very weakly with matter, modern particle detectors can measure them, opening a unique window into the deep interior of our planet, most of which cannot be sampled directly. Their study connects particle physics and geoscience and can help answer important questions about the Earth’s formation, composition, and internal heat production.
Geoneutrinos were first detected by the KamLAND experiment in Japan and the Borexino experiment in Italy using large underground liquid-scintillator detectors. More recently, the SNO+ experiment in Canada also reported evidence for geoneutrinos. These measurements have constrained geological models of the Earth while demonstrating the challenges of detecting such rare signals. JUNO, which began taking data in China in August 2025, is expected to substantially increase global geoneutrino statistics thanks to its large target mass and excellent detector performance.
The 1.5-hour lecture will introduce the basic physics of neutrinos and geoneutrinos, explain how these elusive particles are detected, and show how particle-physics experiments can help us investigate the Earth’s interior. It will also review current experiments and future prospects. During the subsequent 1.5-hour hands-on session, participants will use illustrative examples and simple calculations to explore the relevant physical scales, learn the key principles of geoneutrino detection, and develop an intuitive sense of how geoneutrino analyses are performed and interpreted.
A geoneutrínók rendkívül kis tömegű részecskék, amelyek a Föld belsejében található elemek, például az urán és a tórium radioaktív bomlási láncaiban keletkeznek. Bár az anyaggal csak nagyon gyengén lépnek kölcsönhatásba, a modern részecskedetektorok képesek mérni őket, és ez egyedülálló lehetőséget kínál bolygónk mély belső szerkezetének vizsgálatára, amelynek nagy részéből közvetlenül nem tudunk mintát venni. Tanulmányozásuk összekapcsolja a részecskefizikát és a földtudományokat, és hozzájárulhat a Föld kialakulásával, összetételével és belső hőtermelésével kapcsolatos fontos kérdések megválaszolásához.
A geoneutrínókat először a japán KamLAND, illetve az olaszországi Borexino kísérlet detektálta nagy, föld alatti folyadékszcintillátoros detektorok segítségével. Újabban a kanadai SNO+ kísérlet is beszámolt geoneutrínók jelenlétére utaló eredményekről. Ezek a mérések korlátozták, illetve pontosították a Föld geológiai modelljeit, miközben azt is megmutatták, milyen nehézségekkel jár az ilyen ritka jelek detektálása. A Kínában 2025 augusztusában adatgyűjtést megkezdő JUNO kísérlet nagy céltömegének és kiváló detektorteljesítményének köszönhetően várhatóan jelentősen növeli majd a világ geoneutrínó-méréseinek statisztikai pontosságát.
A másfél órás előadás bemutatja a neutrínók és geoneutrínók fizikájának alapjait, ismerteti, hogyan detektálhatók ezek a nehezen észlelhető részecskék, valamint azt, miként segíthetnek a részecskefizikai kísérletek a Föld belső szerkezetének vizsgálatában. Emellett áttekintést ad a jelenlegi kísérletekről és a jövőbeli lehetőségekről is.
Az ezt követő másfél órás gyakorlati foglalkozás során a résztvevők szemléltető példák és egyszerű számítások segítségével vizsgálják meg a releváns fizikai skálákat, megismerik a geoneutrínó-detektálás legfontosabb alapelveit, és intuitív képet alakítanak ki arról, hogyan végzik és értelmezik a geoneutrínó-analíziseket.