גלאי נייטרינו זעיר קלע בגדול בכור גרעיני

גלאי נייטרינו זעיר מצא את דרכו בסביבה חדשה - בכור גרעיני.

גלאים קונבנציונליים של החלקיקים התת -אטומיים דורשים טונות מטריות של חומר. אבל לגלאי החדש יש מסה של פחות משלושה קילוגרמים. תחשוב צ'יוואווה. וכןזה זיהה בהצלחה אנטי -מוטרינוסהחוקרים, עמיתים למקביליהם של נויטרינו, הזורמים מתחנת כוח גרעינית בלייבסטאדט, שוויץ, מדווחים בחוקרים במאמר שהוגש ב- 9 בינואר ל- Arxiv.org.

"זה למעשה ענק", אומרת הפיזיקאית של נייטרינו קייט שולברג מאוניברסיטת דיוק, שלא הייתה מעורבת במחקר. "אנשים מנסים לעשות זאת כבר עשורים רבים ועכשיו סוף סוף הצליחו."

גלאי נייטרינו דומים המוגדלים דומים הציצו נייטרינו ואנטי-אוטרנו שנוצרו על ידי מקורות מעבדה של החלקיקים. כורים גרעיניים יורקים אנטי-אנוטרינוס אנרגיה נמוכה יחסית. על ידי מדידת חלקיקי אנרגיה נמוכה, גלאים כאלה יכולים לסייע בבדיקת תיאוריות הפיזיקה או לחשוף את פעולתם הפנימית של גרעינים אטומיים. חלק מהמדענים הציעו כי המכשירים הקומפקטיים יוכלו להשתמש בהם כדי לפקח על כורים גרעיניים לפעילות המסמנת פיתוח נשק גרעיני.

נייטרינו קשה לאתר. לרוב, הם מתקשרים עם חומר לעיתים רחוקות עד כדי כך שגלאים צריכים להיות עצומים כדי לספק יותר הזדמנויות לנייטרינים לקיים אינטראקציה בפנים.

אך סוג אחד של אינטראקציה שכיח יותר, בו נייטרינו או אנטינוטרינו מקפיצים גרעין אטומי ולא פרוטון או נויטרון. ניתן לבנות גלאים של אינטראקציות של נייטרינו-נוקלאוס קטנות למדי-עם מלכוד. הם חייבים להיות רגישים ביותר. התבוננות בגרעין נרתעת היא כמו לחוש בתנועה של כדור באולינג שנפגע מכדור פינג-פונג. האפקטבאמצעות מקור מעבדה של החלקיקים.

במחקר החדש, גלאי העשוי מגבישים גרמניום התנפץ כ -400 אנטי -תאי מכור לייבסטאד במשך 119 יום. המספר מסכים עם תחזיות מהתיאוריה הקבועה של פיזיקת החלקיקים, המודל הסטנדרטי.

באינטראקציה של נייטרינו-נוקלאוס נשטף המורכבות של הגרעין, עם הפרוטונים והנויטרונים המרכיבים שלו. זה באמת כמו לדפוק לכדור באולינג. וככל שהאנרגיה של החלקיקים הפוגעים בגרעין ההוא, כך הוא כדור באולינג יותר. עם הכור אנטינוטרינוס, "זה פשוט בליטה כל כך עדינה שזה מאוד נקי", אומר שולברג. "כל סוג של דברים עגומים מוזרים שקורים בגרעין לא משנה."

חוסר הפטריות הופך את המדידות לרגישות יותר להשפעות חדשות פוטנציאליות, כמו סוגים של חלקיקים לא נחשפים או מגנטיות בלתי צפויה בנייטרינו. "זה פותח ערוץ חדש בפיזיקה של נייטרינו", אומר הפיזיקאי כריסטיאן באק ממכון מקס פלאנק לפיזיקה גרעינית בהיידלברג, משותף למחקר. "יכול להיות שיש פיזיקה חדשה בערוץ ההוא שאנחנו לא יודעים עליו עכשיו." צוותים אחרים של מדעניםמשתמשים כבר בנתוניםאֶלבדוק אם יש השפעות כאלהכפי שדווח בשני מסמכים שהוגשו ל- Arxiv.org ב- 17 בינואר וב- 21 בינואר.

מדענים מצאו בעבר עדויות להפחתת גרעין על ידיבעזרת גלאים גדולים שנועדו לאתר חומר אפל, מקור מסה בלתי נראה שנמצא בקוסמוס.

זו לא התצפית הראשונה שנטענה על הכור אנטינוטרינוס מקפץ גרעינים. צוות אחר של מדעניםלכאורה ראו את ההשפעה בשנת 2022אך התוצאה לא התנגשה במלואן עם תיאוריות מקובלות, מה שהפך אותה לשנויה במחלוקת. המחקר החדש פוסל את האפשרות שתביעת 2022 הייתה נכונה, אומר באק.

גלאי נייטרינו מסוג זה עשויים להועיל לניטור כורים גרעיניים לפעילות חשאית, הציעו כמה פיזיקאים. האנטי -אוטרנים שיצאו מכורים גרעיניים מספקים חתימה על המתרחש בתוכו. אנרגיות אנטינוטרנו, למשל, יכולות לחשוף את כמות הפלוטוניום של הכור, חומר הרלוונטי לייצור נשק. אולם האנרגיות של אנטי -אוטרנו עשויות להיות מאתגרות לקבוע שימוש בטכניקה. הניסוי החדש הוחלף גם הוא קרוב לכור, ואילו סוגים מסוימים של ניטור בעולם האמיתי יצטרכו להתרחש רחוק יותר מהמקור.

ובעוד שהגודל הקטן של הגלאי הוא יתרון ליישומים מעשיים, הוא היה צריך להיות לבוש עבה בעופרת ובחומר אחר כדי להגן עליו מפני חלקיקים שיכולים לחקות אנטי -אוטרנו, מה שהופך אותו פחות לנייד.

"זו עדיין דרך מאוד מאוד קשה לעשות פיזיקה", אומר פיזיקאי הנויטרינו ג'ונתן לינק מווירג'יניה טק בבלקסבורג, שלא היה מעורב ביצירה. "אבל אתה תמיד מתחיל עם צעד התינוק הראשון."