Reaktör antinötrinoları, deneysel bir ilk olarak saf suda tespit edildi

İlk kez, nükleer reaktörler tarafından üretilen düşük enerjili antinötrinoları tespit etmek için saf su kullanıldı. Çalışma, uluslararası SNO+ işbirliği ve nükleer reaktörleri uzaktan izlemek için güvenli ve uygun fiyatlı yeni yollara yol açabilir.

Kanada, Sudbury'deki aktif bir madenin yakınında yerin 2 km altında yer alan SNO+ dedektörü, daha önceki Sudbury Nötrino Gözlemevi'nin (SNO) halefidir. 2015 yılında, SNO'nun yöneticisi Sanat McDonald Nötrino salınımını keşfettiği için Nobel Fizik Ödülü'nü paylaştı - bu da nötrinoların küçük kütlelere sahip olduğunu gösteriyor.

Nötrinoları tespit etmek zordur çünkü madde ile nadiren etkileşime girerler. Bu nedenle nötrino detektörleri çok büyük olma eğilimindedir ve arka plan radyasyonunun daha düşük olduğu yeraltında bulunur.

SNO'nun merkezinde, Güneş'ten gelen enerjik nötrinoların su ile çok nadiren etkileşime girdiği, ultra saf ağır sudan oluşan geniş bir küre vardı. Bu, tespit edilebilen bir radyasyon flaşı üretir.

Dikkatli ölçümler

SNO şu anda SNO+ olarak yükseltilmektedir ve sürecin bir parçası olarak, tespit ortamı olarak geçici olarak ultra saf normal su kullanılmıştır. Bu, 2018'de bir sıvı sintilatörle değiştirildi, ancak ekip bir dizi dikkatli ölçüm yapmadan önce değil. Ve bunlar şaşırtıcı bir sonuç çıkardı.

"Dedektörümüzün harika performans gösterdiğini ve saf su kullanarak uzak nükleer reaktörlerden gelen antinötrinoları tespit etmenin mümkün olabileceğini gördük" diye açıklıyor. Mark Chen. SNO+ direktörüdür ve Kanada, Kingston'daki Queen's Üniversitesi'nde çalışmaktadır. "Reaktör antinötrinoları, geçmişte ağır suda sıvı sintilatörler kullanılarak tespit edildi, ancak bunları tespit etmek için sadece saf su kullanmak, özellikle uzak reaktörlerden bir ilk olacaktır."

Parçacıkların enerjileri güneş nötrinolarından daha düşük olduğundan, saf suda reaktör antinötrinolarını tespit etmek zordu. Bu, algılama sinyallerinin çok daha sönük olduğu ve bu nedenle arka plan gürültüsü tarafından kolaylıkla bastırıldığı anlamına gelir.

Alt arka plan

SNO+'nın yükseltmelerinin bir parçası olarak, dedektöre bu arka plan oranlarını önemli ölçüde azaltan bir nitrojen örtücü gaz sistemi takıldı. Bu, SNO+ işbirliğinin reaktör antinötrinolarını saptamak için alternatif bir yaklaşım keşfetmesine olanak sağladı.

Tespit işlemi, bir nötrinonun bir proton ile etkileşime girerek bir pozitron ve bir nötron yaratılmasını içerir. Pozitron anında bir sinyal oluştururken, nötron bir süre sonra bir hidrojen çekirdeği tarafından emilerek gecikmiş bir sinyal oluşturabilir.

Chen, "SNO+'nın bu algılamayı gerçekleştirmesini sağlayan şey, çok düşük arka planlar ve mükemmel ışık toplama, düşük enerji algılama eşiğini iyi bir verimlilikle mümkün kılmasıdır" diye açıklıyor. "İlk iki özelliğin bir sonucu olan ikincisi, saf suda etkileşime giren antinötrinoların gözlemlenmesini sağladı."

“Bir düzine kadar olay”

Chen, "Sonuç olarak, saf sudaki antinötrinolardan kaynaklanan etkileşimlere atfedilebilecek bir düzine kadar olayı tanımlayabildik" diyor. "İlginç bir sonuç çünkü bu antinötrinoları üreten reaktörler yüzlerce kilometre uzaktaydı." Antinötrino tespitinin istatistiksel önemi, parçacık fiziğindeki bir keşif eşiğinin (3.5σ olan) altında olan 5σ idi.

Reaktör antinötrinoları, deneysel bir ilk olarak saf suda tespit edildi

Sonuç, nükleer reaktörleri izlemek için kullanılan tekniklerin geliştirilmesi için çıkarımlara sahip olabilir. Son öneriler, antinötrino saptama eşiklerinin, saf suya klor veya gadolinyum gibi elementler ekleyerek düşürülebileceğini öne sürdü - ancak şimdi, SNO+'dan elde edilen sonuçlar, bu maliyetli, potansiyel olarak tehlikeli malzemelerin aynı kalitede sonuçlar elde etmek için gerekli olmayabileceğini gösteriyor.

SNO+ artık bu tür bir ölçüm yapamasa da, ekip yakında diğer grupların reaktör çalışmasını kesintiye uğratmayacak mesafelerde güvenli, ucuz ve kolay erişilebilir malzemeler kullanarak nükleer reaktörleri izlemek için yeni yollar geliştirebileceğini umuyor.

Araştırma şu şekilde açıklanmaktadır: Physical Review Letters.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/reactor-antineutrinos-detected-in-pure-water-in-an-experimental-first/