在加拿大安大略省，一箱最纯净的水被埋在数公里长的岩石下，当几乎无法察觉的粒子撞击其分子时，它会闪烁。
这是首次使用水来探测一种被称为反中微子的粒子，这种粒子源自 240 多公里（150 英里）外的核反应堆。 这一令人难以置信的突破有望使用廉价、容易获得且安全的材料进行实验和监测技术。
作为宇宙中最丰富的粒子之一，这些奇怪的小东西具有揭示宇宙更深入见解的巨大潜力。 不幸的是，它们几乎没有质量，不带电荷，并且几乎不与其他粒子相互作用。 它们大多流经太空和岩石，就好像所有物质都是无形的。 它们被称为幽灵粒子是有原因的。
反中微子是中微子的反粒子对应物。 通常，反粒子具有与其粒子当量相反的电荷。 例如，带负电的电子的反粒子是带正电的正电子。 由于中微子不带电荷，科学家只能区分两者根据事实电子中微子将与正电子一起出现，而电子反中微子将与电子一起出现。
电子反中微子被发射在核β衰变过程中，一种放射性衰变，其中中子衰变成质子、电子和反中微子。 然后，其中一个电子反中微子可以与质子相互作用产生正电子和中子，这种反应称为逆β衰变。
装有光电倍增管的大型液体填充罐用于检测这种特殊的衰变。 它们的设计目的是捕捉微弱的光芒切伦科夫辐射由运动速度超过光速的带电粒子产生，可以穿过液体，类似于突破音障产生的音爆。 所以它们对非常微弱的光非常敏感。
核反应堆产生的反中微子数量惊人，但它们的能量相对较低，这使得它们很难被检测到。
进入SN+。 它埋在超过 2 公里（1.24 英里）的岩石下，是世界上最深的地下实验室。 这种岩石屏蔽提供了有效的屏障，防止宇宙射线的干扰，使科学家能够获得分辨率极高的信号。
如今，该实验室的 780 吨球形罐中充满了直链烷基苯，这是一种可以放大光的液体闪烁体。 早在 2018 年，当该设施正在进行校准时，它就充满了超纯水。
通过梳理 2018 年校准阶段收集的 190 天的数据，SNO+ 合作发现了逆贝塔衰减的证据。 在此过程中产生的中子被水中的氢核捕获，进而产生非常特定的能量水平（2.2 兆电子伏特）的柔和光华。
水切伦科夫探测器通常难以检测低于 3 兆电子伏的信号； 但充满水的 SNO+ 能够检测到低至 1.4 兆电子伏特的电压。 这对于检测 2.2 兆电子伏特的信号产生了约 50% 的效率，因此该团队认为寻找逆 β 衰变的迹象是值得的。
对候选信号的分析确定它可能是由反中微子产生的，置信度为 3 sigma ? 99.7% 的概率。
结果表明，水探测器可用于监测核反应堆的发电量。
与此同时，SNO+ 正被用来帮助更好地了解中微子和反中微子。 因为中微子是无法直接测量， 我们。 最大的问题之一是中微子和反中微子是否是完全相同的粒子。 一次罕见的、前所未见的衰变可以回答这个问题。 SNO+ 目前正在寻找这种衰变。
“让我们感兴趣的是，纯水可以用来测量来自反应堆和如此远距离的反中微子，”物理学家洛根·莱巴诺夫斯基说SNO+ 合作和加州大学伯克利分校的合作。
“我们花费了大量精力从 190 天的数据中提取了一些信号。结果令人欣喜。”
该研究发表于物理评论快报。
