Géoneutrino

Un géoneutrino est un antineutrino électronique produit à l’intérieur de la Terre par la radioactivité β d'isotopes radioactifs (essentiellement ⁴⁰K, ²³²Th, ²³⁵U et ²³⁸U).

La géophysique des neutrinos permet aux géologues de déterminer l'abondance de l'uranium, du thorium et du potassium grâce à des détecteurs d'antineutrinos électroniques, la désintégration de ces radionucléides dans le manteau et la croûte terrestre étant à l'origine de 90 % du flux de chaleur de la Terre^,.

L'observation de ce flux d’antineutrinos réfute la théorie du géo-réacteur (en) de J. Marvin Herndon (en).

Origine

Les géoneutrinos sont produits à l'intérieur de la Terre par les réactions nucléaires suivantes^,:

• ²³⁸U → ²⁰⁶Pb 8α 8e⁻ 6${\displaystyle {\displaystyle {\overline {\nu _{e}}}}}$ 51,7 MeV
• ²³⁵U → ²⁰⁷Pb 7α 4e⁻ 4${\displaystyle {\displaystyle {\overline {\nu _{e}}}}}$ 46,4 MeV
• ²³²Th → ²⁰⁸Pb 6α 4e⁻ 4${\displaystyle {\displaystyle {\overline {\nu _{e}}}}}$ 42,7 MeV
• ⁴⁰K → ⁴⁰Ca e⁻ ${\displaystyle {\displaystyle {\overline {\nu _{e}}}}}$ 1,31 MeV
• ⁴⁰K e⁻ → ⁴⁰Ar e⁻ ${\displaystyle {\displaystyle {\overline {\nu _{e}}}}}$ 1,505 MeV

Observation

Avec les moyens expérimentaux disponibles en 2020, seuls les géoneutrinos issus de l'uranium 238 et du thorium 232 sont détectables, ceux issus du potassium 40 pourraient l'être dans un avenir proche. L'expérience Borexino (en) a observé une cinquantaine de géoneutrinos entre décembre 2007 et avril 2019.

Applications

Les connaissances dont on dispose concernant les couches internes de la Terre viennent essentiellement de l'étude des ondes sismiques. L'étude des géoneutrinos offre une autre fenêtre d'observation pour ces zones inaccessibles. L'expérience Borexino a ainsi pu établir que la puissance fournie par la désintégration des isotopes radioactifs à l'intérieur de la Terre est de ${\displaystyle 38,2_{-12,7}^{ 13,6}}$ TW, valeur compatible avec celle obtenue par d'autres méthodes. Les géoneutrinos permettent aussi d'estimer l'abondance dans le manteau terrestre du thorium (au moins 48 ppb) et de l'uranium (au moins 13 ppb)^,.

Notes et références

Notes

Références

• Portail de la géodésie et de la géophysique