مخزن با آب خالص که در زیر کیلومتری سنگ در انتاریو ، کانادا دفن شده است ، به عنوان یک ذره به سختی قابل تشخیص که از طریق مولکول های آن گیر کرده است ، چشمک می زند.
این رویداد اولین باری بود که از آب برای تشخیص ذره ای به عنوان آنتینوتینو که از یک راکتور هسته ای بیش از 240 کیلومتر (150 مایل) استفاده می شد ، استفاده می شد.
پیشرفت باورنکردنی ، که در مطالعه ای که در سال 2023 منتشر شده است ، به تفصیل شرح داده شده است ، راه را برای آزمایش های نوترینو و فناوری نظارتی که از مواد ارزان ، به راحتی اکتسابی و ایمن استفاده می کنند ، هموار می کند.
به عنوان برخی از ذرات ترین ذرات جهان ، نوترینو چیزهای کوچک و عجیب و غریب با پتانسیل عالی برای نشان دادن نگاه عمیق تر در جهان است. متأسفانه ، آنها تقریباً انبوه هستند ، هیچ هزینه ای ندارند و به هیچ وجه با سایر ذرات تعامل دارند. مهمتر از همه ، آنها از فضا و سنگ عبور می کنند ، گویی همه موضوع ریشه دارد. دلیلی وجود دارد که به عنوان ذرات ارواح شناخته شود.
Antiineutrino یک همتای ضد حزبی در نوترینو است. معمولاً ضد ذرات دارای زمینه ای از معادل ذرات آن است. به عنوان مثال ، ضد بخش الکترون با بار منفی ، پوزیترون با بار مثبت است. از آنجا که نوترینوها هزینه ای ندارند ، دانشمندان فقط می توانند بر اساس این واقعیت که یک نوترینو الکترونی به همراه پوزیترون وجود خواهد داشت ، بگویند ، در حالی که آنتینوتینو الکترونیکی با یک الکترون رخ می دهد.
آنتینوتینو الکترونیکی در هنگام پوسیدگی بتا هسته ای ، نوعی پوسیدگی رادیواکتیو ساطع می شود ، که در آن نوترون در پروتون ، الکترون و آنتینوتینو تجزیه می شود. سپس یکی از این antineutrino الکترونیکی می تواند با پروتون برای تولید پوزیترون و نوترون ارتباط برقرار کند ، واکنشی که به عنوان پوسیدگی بتا معکوس شناخته می شود.
بزرگ ، سیال ، روکش شده با لوله های حساس به عکس برای تشخیص این نوع پوسیدگی استفاده می شود. آنها برای ضبط تابش ضعیف اشعه چرنکوف ، ایجاد شده توسط ذرات بارگذاری شده ، طراحی شده اند ، حرکت سریعتر از نور می تواند از طریق مایع حرکت کند ، مشابه رونق صدا که با شکستن سد صدا ایجاد می شود. بنابراین آنها نسبت به نور بسیار کم بسیار حساس هستند.
آنتنوتینو در مقادیر عظیمی از راکتورهای هسته ای تولید می شود ، اما انرژی نسبتاً کم دارند و همین امر تشخیص آنها را دشوار می کند.
SNO+را وارد کنید. این آزمایشگاه عمیق در زیر بیش از 2 کیلومتر (1.24 مایل) سنگ دفن شده است ، این عمیق ترین آزمایشگاه زیرزمینی جهان است. این محافظ سنگی مانع موثری در برابر پرتوهای فضایی را فراهم می کند و به دانشمندان این امکان را می دهد تا سیگنال های بسیار خوبی را دریافت کنند.
امروزه مخزن کروی برای 780 تن در آزمایشگاه با یک آلکیل بنزن خطی پر شده است ، یک اسکینزن مایع که نور را تقویت می کند. در سال 2018 ، در حالی که این مرکز کالیبره شده بود ، آن را با آب اولتراوی پر کرد.
با درک داده های به ارزش 190 روز جمع آوری شده در این مرحله از کالیبراسیون در سال 2018 ، همکاری SNO+ شواهدی از پوسیدگی بتا معکوس یافت. نوترون تولید شده در طی این فرآیند توسط یک هسته هیدروژن در آب ضبط می شود که به نوبه خود گل های نرم نور را در یک سطح انرژی بسیار خاص ، 2.2 مگئلکترونیت تولید می کند.
ردیاب های آب چرنکوف معمولاً برای تشخیص سیگنال های زیر 3 مگالکترونیت می جنگند. اما SNO+ پر از آب قادر به تشخیص حداکثر 1.4 megaelectrodolts بود. این کارآیی حدود 50 درصد را برای تشخیص سیگنال ها در 2.2 مگالکترونیت ایجاد می کند ، بنابراین تیم فکر می کرد که ارزش این شانس را دارد که به دنبال علائم پوسیدگی بتا معکوس باشید.
تجزیه و تحلیل سیگنال نامزد نشان داد که احتمالاً توسط آنتینوتینو تولید شده است ، با سطح اطمینان 3 سیگما – احتمال 99.7 درصد.
نتیجه نشان می دهد که از ردیاب های آب می توان برای نظارت بر تولید انرژی راکتورهای هسته ای استفاده کرد.
در همین حال ، SNO+ برای کمک به درک بهتر نوترینو و آنتنوتینو استفاده می شود. از آنجا که نوترینو به طور مستقیم اندازه گیری غیرممکن است ، ما در مورد آنها چیز زیادی نمی دانیم. یکی از بزرگترین سؤالات این است که آیا نوترینو و آنتینوتینو دقیقاً همان ذره هستند. فروپاشی نادر و هرگز دیده نشده به این سوال پاسخ می دهد. SNO+ در حال حاضر به دنبال این شکست است.
فیزیکدان فیزیکدان Logan Libanski از SH+ همکاری و دانشگاه کالیفرنیا ، برکلی ، در سال 2023 ، در سال 2023 ، هنگامی که نتایج کشف شد ، توضیح داد: “این شیفته است که می توان از آب تمیز برای اندازه گیری آنتنوترین از راکتورها و در چنین مسافت های طولانی استفاده کرد.”
“ما تلاش های قابل توجهی را برای بازیابی تعداد انگشت شماری از داده های 190 روزه صرف کرده ایم. نتیجه رضایت بخش است.”
این مطالعه در منتشر شده است نامه های معاینه فیزیکیحرف
نسخه بزرگتر این مقاله در آوریل 2023 منتشر شد.
