March 3, 2024

Een team heeft een manier gevonden om neutrino’s te detecteren met behulp van water

Een team heeft een manier gevonden om neutrino’s te detecteren met behulp van water

In een gezamenlijk experiment dat bekend staat als de Sudbury Neutrino Observation (SNO+), heeft een internationaal team van wetenschappers een grote doorbraak bereikt in het detecteren van neutrino’s. Ze ontdekten subatomaire deeltjes, bekend als antineutrino’s, met behulp van zuiver water.

Wetenschappers hebben moeite gehad met het detecteren van neutrino’s en antineutrino’s vanwege hun schaarse interacties met andere materie en omdat ze niet kunnen worden afgeschermd, wat betekent dat ze overal doorheen kunnen. Neutrino’s en antineutrino’s zijn kleine subatomaire deeltjes die het universum doordringen en waarvan wordt aangenomen dat ze de basisbouwstenen van de materie zijn. Dit betekent echter niet dat ze radioactief of gevaarlijk zijn. Elke seconde gaan meer dan 100 biljoen neutrino’s geruisloos door ons lichaam.

Deze eigenschappen maken deze ongrijpbare deeltjes echter nuttig voor het begrijpen van een verscheidenheid aan fysische fenomenen, zoals de schepping van het universum en de zoektocht naar verre hemellichamen.

Terwijl hoogenergetische reacties zoals kernreacties in sterren meestal neutrino’s produceren. Aan de andere kant botsen protonen en andere deeltjes en laten neutrino’s vrij als bijproduct, antineutrino’s. Antineutrino’s worden meestal kunstmatig geproduceerd.

Joshua Klein, Edmund J. en Louise W. Kahn Professor aan het College of Arts and Sciences zeiden: “Dus het monitoren van reactoren door hun antineutrino’s te meten, vertelt ons of ze werken of niet, en misschien zelfs de nucleaire brandstof die ze verbranden.”

Klein Uitleggen Dat Dus een reactor in het buitenland kan worden gecontroleerd om te zien of dat land van een reactor voor energieopwekking verandert in een reactor die geschikt materiaal voor wapens maakt. Door de beoordeling alleen met water aan te vullen, kan een reeks grote maar goedkope reactoren worden gebouwd om ervoor te zorgen dat een land zich houdt aan zijn verplichtingen in het Kernwapenverdrag; Het is bijvoorbeeld een handvat om atomaire non-proliferatie te waarborgen.

“De antineutrino’s in de reactor hebben een zeer lage energie, en daarom moet de detector vrij zijn van zelfs maar sporen van radioactiviteit. Bovendien moet de detector kunnen ‘draaien’ op een drempel die laag genoeg is om de gebeurtenissen te detecteren.”

Voor een reactor tot 240 kilometer is het vooral belangrijk om minimaal 1.000 ton water te bevatten. SNO+ voldeed aan al deze criteria.”

Klein crediteert zijn voormalige stagiaires Taner Kaptenglu en Logan Lipanowski voor het leiden van de inspanning. Hoewel het idee voor deze analogie deel uitmaakte van Kaptangelo’s proefschrift, hield Lipanovsky, een voormalig postdoctoraal onderzoeker, toezicht op het proces.

“Met onze instrumentatiesuite hier hebben we alle data-acquisitie-elektronica ontworpen en gebouwd en een ‘trigger’-systeem voor de detector ontwikkeld, waardoor SNO + een vermogensdrempel had die laag genoeg was om antineutrino’s in de reactor te detecteren.”

Tijdschriftreferentie:

  1. Alega et al. Bewijs voor antineutrino’s van afgelegen reactoren die zuiver water gebruiken in SNO +. Fysieke beoordelingsbrieven. DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.091801