रिएक्टर एंटीन्यूट्रिनोस को पहले प्रायोगिक तौर पर शुद्ध पानी में पाया गया

पहली बार, परमाणु रिएक्टरों द्वारा उत्पादित कम ऊर्जा वाले एंटीन्यूट्रिनो का पता लगाने के लिए शुद्ध पानी का उपयोग किया गया है। यह कार्य इंटरनेशनल द्वारा किया गया एसएनओ+ सहयोग और दूर से परमाणु रिएक्टरों की निगरानी के लिए सुरक्षित और किफायती नए तरीकों को जन्म दे सकता है।

कनाडा के सुदबरी में एक सक्रिय खदान के पास 2 किमी भूमिगत स्थित, एसएनओ+ डिटेक्टर पहले के सुदबरी न्यूट्रिनो वेधशाला (एसएनओ) का उत्तराधिकारी है। 2015 में, एसएनओ के निदेशक कला मैकडॉनल्ड्स प्रयोग में न्यूट्रिनो दोलन की खोज के लिए भौतिकी का नोबेल पुरस्कार साझा किया गया - जो बताता है कि न्यूट्रिनो में छोटे द्रव्यमान होते हैं।

न्यूट्रिनो का पता लगाना कठिन है क्योंकि वे पदार्थ के साथ बहुत कम ही संपर्क करते हैं। यही कारण है कि न्यूट्रिनो डिटेक्टर बहुत बड़े होते हैं और भूमिगत स्थित होते हैं - जहां पृष्ठभूमि विकिरण कम होता है।

एसएनओ के केंद्र में अति-शुद्ध भारी पानी का एक बड़ा क्षेत्र था जिसमें सूर्य से ऊर्जावान न्यूट्रिनो कभी-कभी पानी के साथ बातचीत करते थे। इससे विकिरण का एक फ्लैश उत्पन्न होता है जिसका पता लगाया जा सकता है।

सावधानीपूर्वक माप

एसएनओ को वर्तमान में एसएनओ+ के रूप में अपग्रेड किया जा रहा है, और इस प्रक्रिया के हिस्से के रूप में अल्ट्रा-शुद्ध सामान्य पानी को अस्थायी रूप से पता लगाने वाले माध्यम के रूप में उपयोग किया गया था। इसे 2018 में एक तरल सिंटिलेटर द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था, लेकिन इससे पहले कि टीम सावधानीपूर्वक माप की एक श्रृंखला बनाने में सक्षम नहीं थी। और इनसे एक आश्चर्यजनक परिणाम सामने आया।

"हमने पाया कि हमारा डिटेक्टर अच्छा प्रदर्शन कर रहा था, और शुद्ध पानी का उपयोग करके दूर के परमाणु रिएक्टरों से एंटीन्यूट्रिनो का पता लगाना संभव हो सकता है," बताते हैं। मार्क चेनो. वह एसएनओ+ निदेशक हैं और किंग्स्टन, कनाडा में क्वीन्स यूनिवर्सिटी में कार्यरत हैं। "अतीत में भारी पानी में तरल सिंटिलेटर का उपयोग करके रिएक्टर एंटीन्यूट्रिनो का पता लगाया गया है, लेकिन उनका पता लगाने के लिए केवल शुद्ध पानी का उपयोग करना, विशेष रूप से दूर के रिएक्टरों से, पहली बार होगा।"

शुद्ध पानी में रिएक्टर एंटीन्यूट्रिनो का पता लगाना मुश्किल हो गया था क्योंकि कणों में सौर न्यूट्रिनो की तुलना में कम ऊर्जा होती है। इसका मतलब यह है कि पता लगाने के संकेत बहुत कमज़ोर हैं - और इसलिए पृष्ठभूमि शोर से आसानी से प्रभावित हो जाते हैं।

निचली पृष्ठभूमि

एसएनओ+ के उन्नयन के हिस्से के रूप में, डिटेक्टर को नाइट्रोजन कवर गैस प्रणाली से सुसज्जित किया गया था, जिसने इन पृष्ठभूमि दरों को काफी कम कर दिया। इसने एसएनओ+ सहयोग को रिएक्टर एंटीन्यूट्रिनो का पता लगाने के लिए एक वैकल्पिक दृष्टिकोण का पता लगाने की अनुमति दी।

पता लगाने की प्रक्रिया में एक न्यूट्रिनो एक प्रोटॉन के साथ बातचीत करता है, जिसके परिणामस्वरूप एक पॉज़िट्रॉन और एक न्यूट्रॉन का निर्माण होता है। पॉज़िट्रॉन एक तत्काल संकेत बनाता है जबकि न्यूट्रॉन को कुछ समय बाद हाइड्रोजन नाभिक द्वारा विलंबित सिग्नल बनाने के लिए अवशोषित किया जा सकता है।

चेन बताते हैं, "इस पहचान को पूरा करने के लिए एसएनओ + ने बहुत कम पृष्ठभूमि और उत्कृष्ट प्रकाश संग्रह को सक्षम किया है, जो अच्छी दक्षता के साथ कम ऊर्जा का पता लगाने की सीमा को सक्षम करता है।" "यह बाद वाला है - पहले दो विशेषताओं का परिणाम - जिसने शुद्ध पानी में एंटीन्यूट्रिनो की परस्पर क्रिया का अवलोकन करना संभव बनाया।"

"दर्जन या उससे अधिक घटनाएँ"

चेन कहते हैं, "परिणामस्वरूप, हम एक दर्जन या उससे अधिक घटनाओं की पहचान करने में सक्षम थे जिन्हें शुद्ध पानी में एंटीन्यूट्रिनो से बातचीत के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।" "यह एक दिलचस्प परिणाम है क्योंकि जिन रिएक्टरों ने उन एंटीन्यूट्रिनो का उत्पादन किया था वे सैकड़ों किलोमीटर दूर थे।" एंटीन्यूट्रिनो पहचान का सांख्यिकीय महत्व 3.5σ था, जो कण भौतिकी में एक खोज की सीमा से नीचे है (जो 5σ है)।

रिएक्टर एंटीन्यूट्रिनोस को पहले प्रायोगिक तौर पर शुद्ध पानी में पाया गया

परिणाम का परमाणु रिएक्टरों की निगरानी के लिए उपयोग की जाने वाली तकनीकों के विकास पर प्रभाव पड़ सकता है। हाल के प्रस्तावों ने सुझाव दिया है कि क्लोरीन या गैडोलीनियम जैसे तत्वों के साथ शुद्ध पानी को डोपिंग करके एंटीन्यूट्रिनो डिटेक्शन थ्रेशोल्ड को कम किया जा सकता है - लेकिन अब, एसएनओ + के नतीजे बताते हैं कि परिणाम की समान गुणवत्ता प्राप्त करने के लिए ये महंगी, संभावित खतरनाक सामग्री आवश्यक नहीं हो सकती हैं।

हालाँकि एसएनओ+ अब इस प्रकार का माप नहीं कर सकता है, टीम को उम्मीद है कि अन्य समूह जल्द ही सुरक्षित, सस्ती और आसानी से प्राप्य सामग्रियों का उपयोग करके परमाणु रिएक्टरों की निगरानी करने के नए तरीके विकसित कर सकते हैं, ऐसी दूरी पर जिससे रिएक्टर संचालन में कोई बाधा नहीं आएगी।

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/reactor-antineutrinos-detected-in-pure-water-in-an-experimental-first/