NGV-Geonieuws 172 artikel 1087

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


Oktober 2010, jaargang 12 nr. 7 artikel 1087

Redactie: George Brouwers tot en met artikel 1023 en vanaf 1024 dr.W.M.L.(Willem) Schuurman

Dit artikel is onderdeel van NGV-Geonieuws uitgave 172! Op de huidige pagina is alleen artikel 1087 te lezen.

<< Vorig artikel: 1086 | Volgend artikel: 1088 >>

1087 Zonnevlammen beïnvloeden snelheid van radioactief verval
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie ! Klik hier voor alle artikelen over Dateringen !     Klik hier om dit artikel af te drukken !

Bijna alle ‘absolute’ ouderdomsbepalingen in de geologie zijn radiometrisch van aard, d.w.z. dat ze gebaseerd zijn op metingen van de verhouding tussen radioactieve isotopen en hun vervalproducten. Deze methode is gebaseerd op de empirisch vastgestelde bevinding dat de halfwaardetijd van een bepaald isotoop constant is. Dat wil zeggen dat na 1 halfwaardetijd (bijv. 1000 jaar) de helft van dat isotoop is vervallen tot een of meer vervalproducten. Na nog eens 1000 jaar is van het resterende deel van de radioactieve isotoop opnieuw de helft vervallen (er is dan dus nog een kwart over van de oorspronkelijke hoeveelheid), enz. De geologische tijdschaal is in feite geheel hierop gebaseerd.

Tot ieders verrassing lijkt de aanname van een constante halveringstijd echter niet helemaal op te gaan. Deze voor natuurkundigen (maar ook geologen) nogal schokkende bevinding is geen resultaat van gericht onderzoek, maar was de uitkomst van een onderzoek naar een methode voor het opstellen van een reeks van willekeurige nummers; daarbij werd gebruik gemaakt van het verschil tussen de halfwaardetijd van cesium-137 en de kans dat een bepaald atoom van Cs-137 op een bepaald moment zou vervallen. De onderzoekers vonden daarbij in de literatuur iets verschillende resultaten van metingen van de halfwaardetijd van dit isotoop.

Daardoor geïntrigeerd, startten ze een verdergaand literatuuronderzoek, waaruit bleek dat langdurige metingen van de halfwaardetijd van silicium-32 en radium-226 kleine variaties vertoonden die seizoensgebonden waren: de isotopen vervielen ‘s winters iets sneller dan ‘s zomers. Aanvankelijk werd gedacht dat de gemeten verschillen samen moesten hangen met de meetapparatuur(beïnvloeding door bijv. seizoen gebonden temperatuur verschillen), maar dat bleek niet het geval.


De meest gedetailleerde foto van een zonnevlek
in zichtbaar licht, genomen met de 1.6 m
New Solar Telecope (BBSO/NJIT).


Energiestromen (magnetische activiteit)
aan het zonne-oppervlak (BBSO/NJIT).


De natuur zelf verschafte een oplossing. Op 13 december 2006 zorgde een zonnevlam voor een duidelijke toename van de hoeveelheid uitgezonden deeltjes en straling. Een onderzoeker die bezig was met het meten van de halfwaardetijd van mangaan-54 merkte op dat die tijd iets korter werd. Dat begon echter al ongeveer een dag voor het optreden van de zonnevlam. Onderzoekers realiseerden zich dat dit een methode bood om het optreden van een zonnevlam te voorspellen, wat nuttig is in verband met de bescherming van astronauten en apparatuur in de ruimte.

Opmerkelijk was echter dat de waarneming werd gedaan tijdens de nacht. Dat betekent dat, als de gemeten verkorting van de halfwaardetijd te maken had met de zonnevlam, iets door de zon moest zijn uitgestoten dat dwars door de aarde heen was gegaan. Alleen neutrino’s - vrijwel gewichtsloze elementaire deeltjes die zich bijna met de snelheid van het licht voortbewegen en die zich op geen enkele manier iets van materie lijken aan te trekken - kwamen daarvoor in aanmerking.


Opname van de zon bij 304 nm (heliumlijn)
waardoor de ‘wolken’ van uitgestoten
materiaal zichtbaar zijn (SDL).


De New Solar Telecope in het San Bernardino Gebergte
(BBSO/NJIT,
foto Alla Shumko).


Maar kon ook worden bewezen dat deeltjes die werden uitgezonden door de zon werkelijk de vervalsnelheid van radioactieve isotopen op aarde beïnvloeden? Een emeritus hoogleraar in de toegepaste natuurkunde, Peter Sturrock, werd bij toeval ingeschakeld. Sturrock is een specialist op het gebied van de processen die in het inwendige van de zon actief zijn. Hij realiseerde zich dat de hoeveelheid neutrino’s die de zon onophoudelijk de ruimte instuurt (en dus ook naar de aarde) varieert met een regelmaat die verband houdt met de omwenteling van de zon om zijn eigen as. Hij raadde de onderzoekers daarom aan om na te gaan of de verschillen in de halfwaardetijden van de onderzochte isotopen ook varieerden met de omwentelingssnelheid van de zon.


Emeritus hoogleraar toegepaste
natuurkunde Peter Sturrock (SU).

Het bleek dat de variaties in de halfwaardetijden een cyclus vertonen van 33 dagen. Dat kwam als een verrassing, want een volledige omwenteling van het oppervlak van de zon duurt 28 (aardse) dagen. Sturrock meent daarom nu dat de kern van de zon - waar kernreacties neutrino’s produceren - kennelijk langzamer draait dan het zonne-oppervlak. Het omgekeerde zou eerder te verwachten zijn, en er is dan ook vooralsnog geen verklaring voor. Evenmin is er nog een verklaring hoe variaties in de hoeveelheid neutrino’s die de aarde bereiken hier de halfwaardetijd van radioactieve isotopen kunnen beïnvloeden. Het lijkt met alle bekende natuurkundige wetten te spotten. Het alternatief is echter dat de beïnvloeding niet plaats vindt door neutrino’s, maar door iets anders (een nog onbekend type deeltje of straling) dat door de zon wordt uitgezonden. En die mogelijkheid is minstens zo intrigerend voor natuurkundigen en astronomen.

Referenties:
  • Stober, D., 2010. The strange case of solar flares and radioactive elements. Stanford Report 8-23-2010, 3 pp.

Foto’s: Big Bear Solar Observatory (BBSO), New Jersey Institute of Technology (NJIT), NASA Solar Dynamics Laboratory (SDL) en Stanford University (SU).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl