Binnenin de aarde zit geen kernreactor die antineutrino's maakt

Het is vrijwel zeker dat zich in de kern van de aarde geen georeactor bevindt, geen grote concentratie natuurlijk verrijkt uranium die al miljarden jaren lang geleidelijk wordt omgezet in plutonium en daarbij ook warmte produceert. Dat concludeert een groep onderzoekers, de Borexino Collaboration (CERN Courier, mei). De aanwezigheid van zo’n oeroude reactor via de splijting van 235uranium zou moeten blijken uit antineutrino’s die hierbij vrijkomen. Recente metingen tonen die niet. Het bestaan van een georeactor werd in de jaren negentig gesuggereerd door de Amerikaanse fysicus Marvin Herndon. Hij dacht dat zich in de ijzerrijke kern van de aarde wel eens een grote concentratie natuurlijk verrijkt uranium zou kunnen bevinden. Dit metaal zou zich daar kunnen hebben verzameld toen de kern van de aarde zich, ruim 4 miljard jaar geleden, afscheidde van de mantel. De concentratie 235uranium zou toen voldoende groot kunnen zijn geweest om miljarden jaren lang een vermogen van 3 tot 10 terawatt (TW) te leveren. Tijdens deze kernsplijting zouden ook hoogenergetische antineutrino’s worden geproduceerd. Deze deeltjes zouden vrij gemakkelijk te onderscheiden zijn van de minder energierijke antineutrino’s die tijdens het verval van radioactieve isotopen in de korst en de mantel van de aarde worden geproduceerd. Ook tijdens dit verval, vooral van 238uranium, 232thorium en 40kalium, komt warmte vrij en die is waarschijnlijk verantwoordelijk voor het grootste deel van de totale warmtestroom uit de aarde: circa 40 TW, het vermogen van zo’n tienduizend kerncentrales.

In het Gran Sasso National Laboratory, een ondergronds fysisch laboratorium in Italië, worden sinds 2007 antineutrino’s gedetecteerd. Dat gebeurt in een vat met 300 ton vloeistof waarin de deeltjes een lichtflitsje veroorzaken als ze – heel af en toe – tegen een atoomkern botsen. Na het verdisconteren van de antineutrino’s van kerncentrales en de meetapparatuur zelf werden tien antineutrino’s uit de aarde gevonden. Hun energieverdeling komt goed overeen met die van het verval van radioactieve isotopen in de aardkorst en mantel. De aanwezigheid van een splijtingsreactor in de kern kan volgens Gianpaolo Bellini en collega’s voor 95 procent worden uitgesloten. George Beekman