Antineutrino reaktor terdeteksi dalam air murni dalam percobaan pertama

Untuk pertama kalinya, air murni digunakan untuk mendeteksi antineutrino berenergi rendah yang diproduksi oleh reaktor nuklir. Pekerjaan itu dilakukan oleh internasional Kolaborasi SNO+ dan dapat mengarah pada cara baru yang aman dan terjangkau untuk memantau reaktor nuklir dari jarak jauh.

Terletak 2 km di bawah tanah dekat tambang aktif di Sudbury, Kanada, detektor SNO+ adalah penerus Sudbury Neutrino Observatory (SNO) sebelumnya. Pada 2015, direktur SNO Seni McDonald berbagi Hadiah Nobel untuk Fisika untuk penemuan osilasi neutrino dalam percobaan – yang menunjukkan bahwa neutrino memiliki massa kecil.

Neutrino sulit dideteksi karena jarang berinteraksi dengan materi. Inilah sebabnya mengapa detektor neutrino cenderung berukuran sangat besar dan terletak di bawah tanah – di mana radiasi latar lebih rendah.

Di jantung SNO adalah bola besar air berat ultra-murni di mana neutrino energik dari Matahari kadang-kadang berinteraksi dengan air. Ini menghasilkan kilatan radiasi yang dapat dideteksi.

Pengukuran yang cermat

SNO saat ini ditingkatkan menjadi SNO+, dan sebagai bagian dari proses, air normal ultra-murni untuk sementara digunakan sebagai media deteksi. Ini digantikan oleh sintilator cair pada tahun 2018, tetapi sebelumnya tim dapat melakukan serangkaian pengukuran yang cermat. Dan ini memberikan hasil yang mengejutkan.

“Kami menemukan detektor kami bekerja dengan baik, dan mungkin untuk mendeteksi antineutrino dari reaktor nuklir jauh menggunakan air murni,” jelas Tandai Chen. Dia adalah direktur SNO+ dan berbasis di Queen's University di Kingston, Kanada. “Antineutrino reaktor telah terdeteksi menggunakan sintilator cair dalam air berat di masa lalu, tetapi hanya menggunakan air murni untuk mendeteksinya, terutama dari reaktor yang jauh, akan menjadi yang pertama.”

Sulit untuk mendeteksi antineutrino reaktor dalam air murni karena partikelnya memiliki energi yang lebih rendah daripada neutrino matahari. Ini berarti bahwa sinyal pendeteksian jauh lebih redup – dan karena itu mudah kewalahan oleh kebisingan latar belakang.

Latar belakang yang lebih rendah

Sebagai bagian dari pemutakhiran SNO+, detektor dilengkapi dengan sistem gas penutup nitrogen, yang secara signifikan menurunkan tingkat latar belakang ini. Ini memungkinkan kolaborasi SNO+ untuk mengeksplorasi pendekatan alternatif untuk mendeteksi antineutrino reaktor.

Proses deteksi melibatkan neutrino yang berinteraksi dengan proton, menghasilkan penciptaan positron dan neutron. Positron menciptakan sinyal langsung sedangkan neutron dapat diserap beberapa saat kemudian oleh inti hidrogen untuk membuat sinyal tertunda.

“Apa yang memungkinkan SNO+ mencapai deteksi ini adalah latar belakang yang sangat rendah dan pengumpulan cahaya yang sangat baik, memungkinkan ambang deteksi energi rendah dengan efisiensi yang baik,” jelas Chen. "Ini yang terakhir - konsekuensi dari dua fitur pertama - yang memungkinkan pengamatan interaksi antineutrino dalam air murni."

“Puluhan atau lebih acara”

“Hasilnya, kami dapat mengidentifikasi selusin peristiwa yang dapat dikaitkan dengan interaksi antineutrino dalam air murni,” kata Chen. “Ini hasil yang menarik karena reaktor yang menghasilkan antineutrino itu berada ratusan kilometer jauhnya.” Signifikansi statistik dari deteksi antineutrino adalah 3.5σ, yang berada di bawah ambang penemuan dalam fisika partikel (yaitu 5σ).

Antineutrino reaktor terdeteksi dalam air murni dalam percobaan pertama

Hasilnya bisa berimplikasi pada pengembangan teknik yang digunakan untuk memantau reaktor nuklir. Proposal baru-baru ini menyarankan bahwa ambang deteksi antineutrino dapat diturunkan dengan menambahkan air murni dengan unsur-unsur seperti klorin atau gadolinium – tetapi sekarang, hasil dari SNO+ menunjukkan bahwa bahan yang berpotensi berbahaya dan mahal ini mungkin tidak diperlukan untuk mencapai kualitas hasil yang sama.

Meskipun SNO+ tidak dapat lagi melakukan pengukuran seperti ini, tim berharap bahwa kelompok lain dapat segera mengembangkan cara baru untuk memantau reaktor nuklir dengan menggunakan bahan yang aman, murah, dan mudah dijangkau, pada jarak yang tidak mengganggu pengoperasian reaktor.

Penelitian tersebut dijelaskan dalam Physical Review Letters.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/reactor-antineutrinos-detected-in-pure-water-in-an-experimental-first/