پادنوترینوهای راکتور ابتدا در یک آزمایش آزمایشی در آب خالص شناسایی شدند

برای اولین بار، از آب خالص برای شناسایی آنتی نوترینوهای کم انرژی تولید شده توسط راکتورهای هسته ای استفاده شده است. کار توسط بین المللی انجام شد همکاری SNO+ و می تواند به راه های جدید ایمن و مقرون به صرفه برای نظارت بر رآکتورهای هسته ای از راه دور منجر شود.

آشکارساز SNO+ که در 2 کیلومتری زیر زمین در نزدیکی یک معدن فعال در سادبری، کانادا قرار دارد، جانشین رصدخانه نوترینوی سادبری (SNO) قبلی است. در سال 2015، مدیر SNO آرت مک دونالد جایزه نوبل فیزیک را برای کشف نوسان نوترینو در این آزمایش به اشتراک گذاشت - که نشان می دهد نوترینوها دارای جرم های کوچکی هستند.

تشخیص نوترینوها دشوار است زیرا به ندرت با ماده تعامل دارند. به همین دلیل است که آشکارسازهای نوترینو بسیار بزرگ هستند و در زیر زمین قرار دارند - جایی که تشعشعات پس زمینه کمتر است.

در قلب SNO کره بزرگی از آب سنگین فوق‌العاده خالص قرار داشت که در آن نوترینوهای پرانرژی خورشید گهگاه با آب تعامل می‌کردند. این یک فلاش تشعشع تولید می کند که قابل تشخیص است.

اندازه گیری های دقیق

SNO در حال حاضر به عنوان SNO+ در حال ارتقا است، و به عنوان بخشی از این فرآیند، آب معمولی فوق‌العاده خالص به‌عنوان رسانه تشخیص موقتاً استفاده شد. این دستگاه در سال 2018 با یک سوسوزن مایع جایگزین شد، اما نه قبل از اینکه تیم قادر به انجام یک سری اندازه‌گیری‌های دقیق باشد. و این نتایج شگفت انگیزی را به همراه داشت.

توضیح می دهد: "ما دریافتیم که آشکارساز ما عملکرد زیبایی دارد و ممکن است بتوان پادنوترینوها را از راکتورهای هسته ای دور با استفاده از آب خالص تشخیص داد." مارک چن. او مدیر SNO+ است و در دانشگاه کوئینز در کینگستون، کانادا مستقر است. پادنوترینوهای راکتوری در گذشته با استفاده از سوسوزن مایع در آب سنگین شناسایی شده بودند، اما استفاده از آب خالص برای شناسایی آنها، به ویژه از راکتورهای دور، برای اولین بار است.

تشخیص پادنوترینوهای راکتور در آب خالص دشوار بود زیرا این ذرات انرژی کمتری نسبت به نوترینوهای خورشیدی دارند. این بدان معنی است که سیگنال های تشخیص بسیار ضعیف تر هستند - و بنابراین به راحتی توسط نویز پس زمینه غرق می شوند.

پس زمینه پایین تر

به عنوان بخشی از ارتقاء SNO+، آشکارساز با یک سیستم گاز پوششی نیتروژن مجهز شد که این نرخ‌های پس‌زمینه را به میزان قابل توجهی کاهش داد. این به همکاری SNO+ اجازه داد تا یک رویکرد جایگزین برای شناسایی پادنوترینوهای راکتور را بررسی کند.

فرآیند تشخیص شامل تعامل یک نوترینو با یک پروتون است که منجر به ایجاد یک پوزیترون و یک نوترون می شود. پوزیترون یک سیگنال فوری ایجاد می کند در حالی که نوترون می تواند مدتی بعد توسط یک هسته هیدروژن جذب شود تا سیگنال تاخیری ایجاد کند.

چن توضیح می‌دهد: «آنچه SNO+ را قادر به انجام این تشخیص می‌کند، پس‌زمینه‌های بسیار کم و مجموعه نور عالی است که آستانه تشخیص انرژی کم با کارایی خوب را ممکن می‌سازد. "این دومی - نتیجه دو ویژگی اول - است که مشاهده پادنوترینوها را در حال تعامل در آب خالص ممکن کرد."

"ده ها یا چند رویداد"

چن می‌گوید: «در نتیجه، توانستیم ده‌ها رویداد را شناسایی کنیم که می‌توان آن را به فعل و انفعالات پادنوترینوها در آب خالص نسبت داد. "این یک نتیجه جالب است زیرا راکتورهایی که آن پادنوترینوها را تولید کردند صدها کیلومتر دورتر بودند." اهمیت آماری تشخیص پادنوترینو 3.5σ بود که زیر آستانه کشف در فیزیک ذرات (که 5σ است) است.

پادنوترینوهای راکتور ابتدا در یک آزمایش آزمایشی در آب خالص شناسایی شدند

نتیجه می تواند پیامدهایی برای توسعه تکنیک های مورد استفاده برای نظارت بر راکتورهای هسته ای داشته باشد. پیشنهادات اخیر نشان می‌دهد که آستانه تشخیص پادنوترینو را می‌توان با دوپینگ آب خالص با عناصری مانند کلر یا گادولینیم کاهش داد – اما اکنون، نتایج SNO+ نشان می‌دهد که این مواد پرهزینه و بالقوه خطرناک ممکن است برای دستیابی به همان کیفیت نتایج لازم نباشند.

اگرچه SNO+ دیگر نمی‌تواند این نوع اندازه‌گیری را انجام دهد، تیم امیدوار است که گروه‌های دیگر بتوانند به زودی راه‌های جدیدی را برای نظارت بر رآکتورهای هسته‌ای با استفاده از مواد ایمن، ارزان، و به راحتی در دسترس، در فواصل که هیچ اختلالی در عملکرد راکتور ایجاد نکند، ایجاد کنند.

تحقیق در شرح داده شده است Physical Review Letters به.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• پلاتوبلاک چین. Web3 Metaverse Intelligence. دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/reactor-antineutrinos-detected-in-pure-water-in-an-experimental-first/