เครื่องตรวจจับนิวตริโนขนาดเล็กทำคะแนนได้ใหญ่ที่เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

เครื่องตรวจจับนิวตริโนขนาดเล็กได้พบฐานรากในสภาพแวดล้อมที่สดใหม่ - ที่เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

เครื่องตรวจจับทั่วไปของอนุภาค subatomic ต้องการวัสดุตันของวัสดุ แต่เครื่องตรวจจับใหม่มีมวลน้อยกว่า 3 กิโลกรัม คิดว่าชิวาวา และตรวจพบ antineutrinos ได้สำเร็จคู่แอนติบอดีของนิวตริโนสตรีมมิ่งจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใน Leibstadt สวิตเซอร์แลนด์รายงานนักวิจัยในกระดาษที่ส่ง 9 มกราคมถึง arxiv.org

“ นี่เป็นเรื่องใหญ่มาก” นักฟิสิกส์นิวตริโนนักฟิสิกส์ Kate Scholberg จาก Duke University กล่าวซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัย “ ผู้คนพยายามทำสิ่งนี้มานานหลายทศวรรษและในที่สุดก็ประสบความสำเร็จ”

เครื่องตรวจจับนิวตริโนที่ปรับขนาดลงที่คล้ายกันมีการมองเห็นนิวตริโนและ antineutrinos ที่สร้างขึ้นโดยแหล่งห้องปฏิบัติการของอนุภาค เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์คายออก antineutrinos พลังงานต่ำ ด้วยการวัดอนุภาคพลังงานต่ำเหล่านั้นเครื่องตรวจจับดังกล่าวสามารถช่วยทดสอบทฤษฎีฟิสิกส์หรือเปิดเผยการทำงานภายในของนิวเคลียสอะตอม นักวิทยาศาสตร์บางคนเสนอว่าอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดสามารถใช้ในการตรวจสอบเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์สำหรับกิจกรรมที่ส่งสัญญาณการพัฒนาอาวุธนิวเคลียร์

นิวตริโนนั้นเป็นเรื่องยากที่จะมองเห็นได้ยาก ส่วนใหญ่พวกเขามีปฏิสัมพันธ์กับสสารจนแทบจะไม่ว่าเครื่องตรวจจับจะต้องมีจำนวนมหาศาลเพื่อให้โอกาสมากขึ้นสำหรับนิวตริโนที่จะโต้ตอบภายใน

แต่การมีปฏิสัมพันธ์ประเภทหนึ่งเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นซึ่งนิวตริโนหรือแอนติโนทรีโน่ตีกลับนิวเคลียสอะตอมแทนที่จะเป็นโปรตอนหรือนิวตรอน เครื่องตรวจจับการโต้ตอบของนิวตริโน-นิวคลีลสามารถสร้างได้ค่อนข้างเล็ก-ด้วยการจับ พวกเขาจะต้องอ่อนไหวอย่างยิ่ง การสังเกตนิวเคลียสการหดกลับเป็นเหมือนการตรวจจับการเคลื่อนไหวของลูกโบว์ลิ่งที่ถูกตีด้วยลูกปิงปอง ผลใช้แหล่งปฏิบัติการของอนุภาค

ในการศึกษาใหม่เครื่องตรวจจับที่ทำจากผลึกเจอร์เมเนียมติดขัดประมาณ 400 antineutrinos จากเครื่องปฏิกรณ์ Leibstadt มากกว่า 119 วัน จำนวนที่เห็นด้วยกับการคาดการณ์จากทฤษฎีที่จัดตั้งขึ้นของฟิสิกส์อนุภาคแบบจำลองมาตรฐาน

ในปฏิสัมพันธ์ของนิวตริโน-นิวคลีusความซับซ้อนของนิวเคลียสที่มีโปรตอนและนิวตรอนส่วนประกอบถูกล้างออก มันเหมือนกับการเคาะลูกบอลโบว์ลิ่งอย่างแท้จริง และพลังงานที่ต่ำลงของอนุภาคที่กระทบกับนิวเคลียสนั้นยิ่งเหมือนลูกโบว์ลิ่ง ด้วยเครื่องปฏิกรณ์ Antineutrinos“ มันเป็นเพียงการกระแทกที่อ่อนโยนซึ่งมันสะอาดมาก” Scholberg กล่าว “ สิ่งที่น่าเบื่อแปลก ๆ ที่เกิดขึ้นในนิวเคลียสไม่สำคัญ”

การขาดความอ่อนนุ่มทำให้การวัดมีความไวต่อผลกระทบใหม่ที่อาจเกิดขึ้นเช่นอนุภาคชนิดที่ยังไม่ได้ค้นพบหรือแม่เหล็กที่ไม่คาดคิดในนิวตริโน “ สิ่งนี้เปิดช่องทางใหม่ในฟิสิกส์นิวตริโน” นักฟิสิกส์คริสเตียนบั๊กแห่งสถาบันแม็กซ์แพลนค์สำหรับฟิสิกส์นิวเคลียร์ในไฮเดลเบิร์กผู้เขียนร่วมของการศึกษากล่าว “ อาจมีฟิสิกส์ใหม่ในช่องทางนั้นที่เราไม่รู้จักในตอนนี้” ทีมนักวิทยาศาสตร์อื่น ๆกำลังใช้ข้อมูลอยู่แล้วถึงตรวจสอบเอฟเฟกต์ดังกล่าวตามที่รายงานในเอกสารสองฉบับที่ส่งไปยัง arxiv.org เมื่อวันที่ 17 มกราคมและ 21 มกราคม

นักวิทยาศาสตร์เคยพบหลักฐานสำหรับนิวเคลียส-กระแทกโดยโดยใช้เครื่องตรวจจับขนาดใหญ่ที่ออกแบบมาเพื่อดูสสารมืดแหล่งที่มาของมวลที่มองไม่เห็นในจักรวาล

นี่ไม่ใช่การสังเกตที่อ้างสิทธิ์ครั้งแรกของเครื่องปฏิกรณ์ Antineutrinos ที่ตีกลับนิวเคลียส ทีมนักวิทยาศาสตร์อีกคนหนึ่งเห็นผลกระทบในปี 2565แต่ผลลัพธ์ไม่ได้เป็นไปตามทฤษฎีที่ยอมรับได้อย่างเต็มที่ทำให้เป็นที่ถกเถียงกัน การศึกษาใหม่มีกฎความเป็นไปได้ที่การเรียกร้อง 2022 นั้นถูกต้อง Buck กล่าว

เครื่องตรวจจับนิวตริโนประเภทนี้อาจมีประโยชน์สำหรับการตรวจสอบเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์สำหรับกิจกรรมลับนักฟิสิกส์บางคนแนะนำ antineutrinos ที่พ่นออกมาจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ให้ลายเซ็นของสิ่งที่เกิดขึ้นภายใน ยกตัวอย่างเช่นพลังงาน Antineutrino สามารถเปิดเผยปริมาณพลูโทเนียมของเครื่องปฏิกรณ์ซึ่งเป็นวัสดุที่เกี่ยวข้องกับการผลิตอาวุธ แต่พลังงานของ antineutrinos อาจท้าทายในการพิจารณาการใช้เทคนิค การทดลองใหม่ก็เข้ามาใกล้กับเครื่องปฏิกรณ์ในขณะที่การตรวจสอบในโลกแห่งความเป็นจริงบางประเภทจะต้องเกิดขึ้นไกลจากแหล่งที่มา

และในขณะที่ขนาดเล็กของเครื่องตรวจจับเป็นข้อดีสำหรับการใช้งานจริง แต่ก็ต้องมีชุดตะกั่วและวัสดุอื่น ๆ อย่างหนาแน่นเพื่อป้องกันจากอนุภาคที่สามารถเลียนแบบ antineutrinos ทำให้พกพาน้อยลง

“ นี่ยังคงเป็นวิธีที่ยากมากในการทำฟิสิกส์” Jonathan Link นักฟิสิกส์นิวตริโนกล่าวของ Virginia Tech ใน Blacksburg ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับงาน “ แต่คุณมักจะเริ่มต้นด้วยขั้นตอนแรกของทารก”