순수한 물에서 실험적으로 최초로 검출된 원자로 반중성미자

원자로에서 생성된 저에너지 반중성미자를 검출하기 위해 처음으로 순수한 물이 사용되었습니다. 이 작업은 국제 SNO+ 협업 원거리에서 원자로를 모니터링하는 안전하고 저렴한 새로운 방법으로 이어질 수 있습니다.

캐나다 Sudbury의 활성 광산 근처 지하 2km에 위치한 SNO+ 탐지기는 초기 Sudbury Neutrino Observatory(SNO)의 후속 제품입니다. 2015년 SNO 이사 아트 맥도날드 중성미자의 질량이 매우 작다는 것을 시사하는 중성미자 진동을 발견한 공로로 노벨 물리학상을 공동 수상했습니다.

중성미자는 물질과 거의 상호 작용하지 않기 때문에 감지하기 어렵습니다. 이것이 중성미자 검출기가 매우 큰 경향이 있고 배경 방사선이 더 낮은 지하에 위치하는 이유입니다.

SNO의 중심에는 태양의 에너지 중성미자가 매우 가끔 물과 상호 작용하는 초순수 중수의 큰 구체가 있습니다. 이것은 감지할 수 있는 방사선 섬광을 생성합니다.

신중한 측정

SNO는 현재 SNO+로 업그레이드되고 있으며 프로세스의 일부로 초순수 일반수가 일시적으로 감지 매체로 사용되었습니다. 이것은 2018년에 액체 섬광체로 대체되었지만 팀이 일련의 신중한 측정을 할 수 있기 전에는 그렇지 않았습니다. 그리고 이들은 놀라운 결과를 내놓았습니다.

"우리는 탐지기가 훌륭하게 작동하고 있으며 순수한 물을 사용하여 멀리 떨어진 원자로에서 반중성미자를 탐지하는 것이 가능할 수도 있음을 발견했습니다."라고 설명합니다. 마크 첸. 그는 SNO+ 이사이며 캐나다 킹스턴에 있는 Queen's University에 있습니다. "원자로 반뉴트리노는 과거에 중수에서 액체 섬광체를 사용하여 탐지되었지만, 특히 먼 원자로에서 순수한 물을 사용하여 탐지하는 것은 처음입니다."

입자가 태양 중성미자보다 에너지가 낮기 때문에 순수한 물에서 원자로 반중성미자를 감지하는 것은 어려웠습니다. 이는 감지 신호가 훨씬 더 희미하여 배경 잡음에 의해 쉽게 압도된다는 것을 의미합니다.

낮은 배경

SNO+ 업그레이드의 일환으로 감지기에 질소 커버 가스 시스템이 장착되어 배경 비율을 크게 낮췄습니다. 이를 통해 SNO+ 협력은 원자로 반중성미자를 탐지하는 대안적 접근 방식을 탐색할 수 있었습니다.

검출 과정은 양성자와 상호 작용하는 중성미자를 포함하여 양전자와 중성자를 생성합니다. 양전자는 즉각적인 신호를 생성하는 반면 중성자는 나중에 수소 핵에 의해 흡수되어 지연된 신호를 생성할 수 있습니다.

"SNO+가 이 감지를 달성할 수 있었던 것은 매우 낮은 배경과 우수한 집광으로 에너지 감지 임계값을 효율적으로 낮출 수 있기 때문입니다."라고 Chen은 설명합니다. "순수한 물에서 상호작용하는 반뉴트리노의 관찰을 가능하게 한 것은 처음 두 특징의 결과인 후자입니다."

“XNUMX개 정도의 이벤트”

"그 결과 순수한 물에서 반뉴트리노의 상호 작용에 기인할 수 있는 3.5개 정도의 이벤트를 식별할 수 있었습니다."라고 Chen은 말합니다. "반뉴트리노를 생산한 원자로가 수백 킬로미터 떨어져 있었기 때문에 흥미로운 결과입니다." 항중성미자 검출의 통계적 유의성은 5σ로 입자 물리학의 발견 임계값(XNUMXσ)보다 낮습니다.

순수한 물에서 실험적으로 최초로 검출된 원자로 반중성미자

결과는 원자로를 모니터링하는 데 사용되는 기술 개발에 영향을 미칠 수 있습니다. 최근 제안에 따르면 순수한 물에 염소 또는 가돌리늄과 같은 원소를 도핑하여 항중성미자 검출 임계값을 낮출 수 있다고 제안했지만, 이제 SNO+의 결과는 이러한 값비싸고 잠재적으로 위험한 물질이 동일한 품질의 결과를 얻는 데 필요하지 않을 수 있음을 보여줍니다.

SNO+는 더 이상 이러한 유형의 측정을 할 수 없지만 팀은 다른 그룹이 원자로 작동을 방해하지 않는 거리에서 안전하고 저렴하며 쉽게 얻을 수 있는 재료를 사용하여 원자로를 모니터링하는 새로운 방법을 곧 개발할 수 있기를 바랍니다.

연구는 다음에 설명되어 있습니다. 피지컬 리뷰 레터스 (Physical Review Letters).

• SEO 기반 콘텐츠 및 PR 배포. 오늘 증폭하십시오.
• 플라토 블록체인. Web3 메타버스 인텔리전스. 지식 증폭. 여기에서 액세스하십시오.
• 출처: https://physicsworld.com/a/reactor-antineutrinos-detected-in-pure-water-in-an-experimental-first/