Аномальні варіації природного нейтронного потоку в сейсмічно активній зоні

Остапенко Віталій Федорович, канд. фіз.-мат. наук, СНС, ІС НАН РК, © Красноперов Володимир Анатолійович, доктор геолого-мінералогічних наук, професор, академік РАПН, Університет Сулеймана Деміреля.

В сейсмічної зоні поблизу Алмати (Казахстан) з 1996 року ведуться спостереження за варіаціями природного нейтронного потоку під землею на глибині близько 40 м водного еквівалента. Протягом часового інтервалу швидкість рахунку нейтронів різко збільшується порівняно з фоном за рахунок спонтанного ділення ядер урану та взаємодії альфа-частинок природних радіонуклідів з ядрами атомів легких елементів, що входять до складу речовини земної кори та атмосфери. Це відбувається напередодні активізації сейсмічних процесів, Зростання інтенсивності нейтронного потоку найчастіше випереджає їх на час від 1 годину до 10 діб. 70% ТАКИХ ПОДІЙ складаються в тимчасові інтервал до 4СУТОК. Тим швидкістю рахунку нейтронів і енергетичним класом подальших землетрусів, епіцентри яких перебували на відстані до 400 км., простежується лінійна залежність. Зазначалося нами зміни нейтронного потоку обумовлені, на нашу думку, варіаціями мю-мезонів компоненти космічних променів, пов'язаними зі зміною стану міжпланетного простору (сонячний вітер), під час спалахів на Сонце. Енергія сонячного вітру, передаючись Землі, приводить в дію спусковий механізм процесу виникнення землетрусів у тих місцях, де для них вже підготовлені умови.

Нами з 1996 року проводяться безперервні спостереження за величиною природного нейтронного потоку (НП) в штольні поблизу Алмати (Казахстан) на висоті 1600 м над рівнем моря, а через рік розпочато аналогічні роботи і на поверхні у тому ж районі. Виміри проводяться з накопиченням даних протягом годинного інтервалу.

Виявлено, що іноді величина НП на часовому інтервалі різко зростає в порівнянні з звичайної. Статистичне розподіл розкидом величини НП близько до нормального, однак кількість відхилень від середнього значення, що перевищують його більш ніж на потроєною середньоквадратичне похибка, вище в два з гаком рази теоретично очікуваного з розподілу Гауса. Такі значення ми приймаємо за аномальні. Очевидно, існує якийсь природний чинник, який обумовлює поява подібних аномалій.

Відомо, що природний нейтронний потік складається з трьох компонентів. По-перше, нейтрони утворюються в результаті взаємодії космічного випромінювання з атомними ядрами речовини атмосфери і земної кори. По-друге, вільні нейтрони виділяються при спонтанний поділ ядер урану. Нарешті, нейтрони можуть утворюватися в ядерних реакціях при взаємодії альфа-частинок природних радіонуклідів з атомними ядрами легких елементів, що входять до складу атмосфери і земної кори.

Отже, зміна величини НП може викликатися або варіаціями інтенсивності космічних променів, або зміною концентрації урану та інших радіоактивних елементів, що випускають альфа-частинки, у просторі, прилеглому до місця розташування детектора нейтронів.

Обробка результатів вимірювань показала, що аномальні зростання величини НП НЕ вдається пояснити додатковим притокою радону - найбільш рухомого в природі радіоактивного елемента. Справа в тому, що в штольні, щільно закритій дверима, відсутня вентиляція повітря, тому при додатковому припливу радону аномалії НП мали б спостерігатися протягом часу, істотно перевищує часовий інтервал, так як період напіврозпаду радону складає 3,8 діб.

Зміст інших радіоактивних елементів в навколишньому детектор нейтронів просторі залишається практично незмінним. Таким чином, причиною зміни величини НП, швидше за все, є варіації космічних променів і, зокрема, варіації мю-мезонів, що відносяться до їх жорсткої компоненті, так як тільки ці частинки здатні проникнути в штольню через десятки метрів гірничої породи. До того ж оцінки показують, що в наших умовах в штольні нейтронна компонента, утворена під дією космічного випромінювання, становить близько 90% від всього реєструється підземного НП.

При аналізі результатів вимірювань було встановлено, що між величиною НП і сейсмічними подіями є певний зв'язок. Періоди збільшення частоти появи аномалій звичайно збігаються з періодами зростання сейсмічної активності (див. рис.1-3).

Малюнок 1. Зіставлення моментів виникнення аномалій НП і землетрусів.

1 ум.од. - землетруси енергетичних класів K