Tomografia de neutrinos de alta energia do interior da Terra com IceCube

O interior da Terra reflecte a sua evolução geológica, desde a acreção até à dinâmica actual. Sua estrutura aciona o geodínamo no núcleo externo, gerando o campo magnético que protege a superfície da radiação cósmica carregada.

Os principais observáveis ​​do interior da Terra são a sua distribuição de densidade radial e quantidades derivadas, como a sua massa e momento de inércia. Estes têm sido tradicionalmente inferidos a partir da gravidade e da propagação das ondas sísmicas, que investigam a resposta macroscópica da matéria às forças gravitacionais e elásticas.

Aqui, em vez disso, restringimos o perfil de densidade da Terra usando neutrinos de alta energia observados pelo Observatório de Neutrinos IceCube no Pólo Sul. Analisamos 10, 7 anos de dados predominantemente de neutrinos de múon abrangendo 500 GeV - 100 TeV, incluindo neutrinos atmosféricos produzidos por interações de raios cósmicos na atmosfera da Terra e o fluxo difuso de neutrinos astrofísicos.

Ao medir a supressão de fluxo dependente do zênite e da energia, inferimos o perfil de densidade radial da Terra ajustando um modelo concêntrico de densidade uniforme que incorpora fluxos de neutrinos, seções transversais de interação, resposta do detector e incertezas. A partir dos posteriores de densidade resultantes, derivamos a massa da Terra e o momento polar de inércia medido pelos neutrinos.

Estas são as medições de interação fraca mais precisas dessas quantidades até o momento e são consistentes com o Modelo Terrestre de Referência Preliminar e com determinações gravitacionais independentes. Nossos resultados demonstram que os neutrinos fornecem uma nova sonda do interior planetário por meio de uma interação física distinta, complementando a gravidade e a sismologia.

Com detectores e precisão melhorados, os neutrinos contribuirão ainda mais para uma compreensão multifacetada da estrutura da Terra.

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