Фізики використовують воду для виявлення нейтрино

Вперше експеримент SNO+ продемонстрував можливість виявлення нейтрино, випромінюваних ядерним реактором, розташованим на відстані понад 240 км, за допомогою простої води.

Наука

Нейтрино — це субатомні частинки, які виявляють надзвичайно слабку взаємодію з речовиною. Вони походять від різних типів радіоактивного розпаду, наприклад, у ядрі Сонця та в ядерних реакторах. Крім того, нейтрино неможливо заблокувати; вони можуть без зусиль подорожувати від ядра ядерного реактора до віддаленого детектора і навіть проникати на саму Землю.

Тому для захоплення мізерних сигналів від нейтрино потрібні прилади величезних розмірів і високої чутливості. Експеримент SNO+ нещодавно продемонстрував, що детектор, наповнений просто водою, здатний виявляти реакторні нейтрино, незважаючи на те, що нейтрино створюють лише крихітні сигнали в детекторі.

Вплив

Вимірювання SNO+ показує, що віддалені ядерні реактори можна спостерігати та контролювати за допомогою чогось такого простого та недорогого, як вода. Реактори не можуть захистити нейтрино, які вони виробляють. Це означає, що вимірювання SNO+ є доказом ідеї про те, що такі детектори води можуть відігравати певну роль у забезпеченні нерозповсюдження ядерної зброї.

Подібно до SNO+, такі детектори мають бути дуже чистими від будь-якої радіоактивності, великими (SNO+ містить 1000 тонн води) і здатними виявляти крихітну кількість світла, яке виробляють нейтрино. Однак використання води означає, що можливі дуже великі детектори та реальна можливість «побачити» навіть дуже віддалені реактори.

Резюме

Вчені довго вважали, що крихітні сигнали (всього 10-20 фотонів), створювані реакторними нейтрино у водному детекторі, унеможливлять виявлення цих нейтрино, особливо коли детектор знаходиться далеко від реактора, а швидкість цих сигналів дуже низька. .

Переконавшись, що детектор чистий навіть від слідів радіоактивності, і маючи енергетичний поріг, нижчий, ніж будь-який детектор води, SNO+ зміг побачити ці сигнали та показати, що вони надходять від ядерних реакторів щонайменше 240 кілометрів (150 миль). ) геть. Вимірювання все ще було досить складним, оскільки фони (фальшиві події) від залишкової радіоактивності та від нейтрино, створених в атмосфері космічними променями, необхідно було ідентифікувати та видалити.

Детектори води мають ряд переваг. Вони недорогі та можуть бути дуже великими, що робить їх корисними для моніторингу реакторів через міжнародні кордони. Удосконалення такого моніторингу, включаючи використання рідинних сцинтиляторів на водній основі або «завантаження» води гадолінієм, обидва з яких підвищать розмір сигналу, випробовуються в інших колабораціях. Джерело