تم اكتشاف مضادات النترينو في المفاعل في الماء النقي في تجربة أولى

لأول مرة ، تم استخدام الماء النقي للكشف عن مضادات النترينو منخفضة الطاقة التي تنتجها المفاعلات النووية. تم تنفيذ العمل من قبل الدولية تعاون SNO + ويمكن أن يؤدي إلى طرق جديدة آمنة وبأسعار معقولة لمراقبة المفاعلات النووية من مسافة بعيدة.

يقع على بعد كيلومترين تحت الأرض بالقرب من منجم نشط في Sudbury ، كندا ، كاشف SNO + هو خليفة مرصد Sudbury Neutrino (SNO) السابق. في عام 2 ، مدير SNO آرت ماكدونالد شارك في جائزة نوبل في الفيزياء لاكتشاف التجربة لتذبذب النيوترينو - مما يشير إلى أن النيوترينوات لها كتل صغيرة.

يصعب اكتشاف النيوترينوات لأنها نادرًا ما تتفاعل مع المادة. هذا هو السبب في أن أجهزة الكشف عن النيوترينو تميل إلى أن تكون كبيرة جدًا وتقع تحت الأرض - حيث يكون إشعاع الخلفية أقل.

في قلب SNO كان هناك كرة كبيرة من الماء الثقيل شديد النقاء حيث تتفاعل النيوترينوات النشطة القادمة من الشمس مع الماء من حين لآخر. ينتج عن هذا وميض من الإشعاع يمكن اكتشافه.

قياسات دقيقة

تتم حاليًا ترقية SNO لتصبح SNO + ، وكجزء من العملية ، تم استخدام الماء العادي النقي للغاية مؤقتًا كوسيط للكشف. تم استبدال هذا بمؤشر وميض سائل في عام 2018 ، ولكن ليس قبل أن يتمكن الفريق من إجراء سلسلة من القياسات الدقيقة. وقد ألقى هؤلاء بنتيجة مفاجئة.

"وجدنا أن الكاشف الخاص بنا يعمل بشكل جميل ، وأنه قد يكون من الممكن اكتشاف مضادات النيترينو من المفاعلات النووية البعيدة باستخدام الماء النقي" ، يوضح ذلك مارك تشين. وهو مدير SNO + ومقره في جامعة كوينز في كينغستون ، كندا. "تم اكتشاف مضادات النيترينو المفاعلة باستخدام وميض سائل في الماء الثقيل في الماضي ، ولكن استخدام الماء النقي فقط لاكتشافها ، خاصة من المفاعلات البعيدة ، سيكون الأول."

كان من الصعب اكتشاف مضادات النترينو في المفاعل في الماء النقي لأن الجسيمات لديها طاقة أقل من النيوترينوات الشمسية. وهذا يعني أن إشارات الكشف أضعف بكثير - وبالتالي تغمرها ضوضاء الخلفية بسهولة.

الخلفية السفلية

كجزء من ترقيات SNO + ، تم تزويد الكاشف بنظام غاز غطاء النيتروجين ، مما أدى إلى خفض معدلات الخلفية هذه بشكل كبير. سمح ذلك لتعاون SNO + باستكشاف طريقة بديلة لاكتشاف مضادات النيترينو في المفاعل.

تتضمن عملية الكشف تفاعل النيوترينو مع البروتون ، مما يؤدي إلى تكوين بوزيترون ونيوترون. ينشئ البوزيترون إشارة فورية بينما يمكن امتصاص النيوترون في وقت لاحق بواسطة نواة الهيدروجين لإنشاء إشارة متأخرة.

يوضح تشين: "ما مكّن SNO + من إنجاز هذا الاكتشاف هو الخلفيات المنخفضة جدًا والتجميع الممتاز للضوء ، مما يتيح حدًا منخفضًا لاكتشاف الطاقة بكفاءة جيدة". "إنها الأخيرة - نتيجة للسمتين الأوليين - التي مكنت من مراقبة تفاعل مضادات النيترينو في الماء النقي."

"حدث دزينة أو نحو ذلك"

يقول تشين: "نتيجة لذلك ، تمكنا من تحديد عشرات الأحداث تقريبًا التي يمكن أن تُعزى إلى التفاعلات من مضادات النيترينو في الماء النقي". "إنها نتيجة مثيرة للاهتمام لأن المفاعلات التي أنتجت تلك مضادات النيترينو كانت على بعد مئات الكيلومترات." كانت الأهمية الإحصائية للكشف عن مضادات النيترينو 3.5 درجة مئوية ، وهي أقل من عتبة الاكتشاف في فيزياء الجسيمات (وهي 5 درجات مئوية).

تم اكتشاف مضادات النترينو في المفاعل في الماء النقي في تجربة أولى

يمكن أن يكون للنتيجة آثار على تطوير التقنيات المستخدمة لمراقبة المفاعلات النووية. اقترحت المقترحات الحديثة أنه يمكن خفض عتبات الكشف عن مضادات النيترينو عن طريق تعاطي الماء النقي بعناصر مثل الكلور أو الجادولينيوم - ولكن الآن ، تُظهر نتائج SNO + أن هذه المواد باهظة الثمن والتي يحتمل أن تكون خطرة قد لا تكون ضرورية لتحقيق نفس جودة النتائج.

على الرغم من أن SNO + لم يعد بإمكانه إجراء هذا النوع من القياس ، يأمل الفريق في أن تتمكن مجموعات أخرى قريبًا من تطوير طرق جديدة لمراقبة المفاعلات النووية باستخدام مواد آمنة وغير مكلفة وسهلة المنال ، على مسافات لن تعطل تشغيل المفاعل.

تم وصف البحث في استعراض للحروف البدنية.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• بلاتوبلوكشين. Web3 Metaverse Intelligence. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/reactor-antineutrinos-detected-in-pure-water-in-an-experimental-first/