На 160 км разстояние: нов детектор за антинеутрино ще разкрива всички ядрени реактори

Технологията на ядрено делене отново придобива популярност както като източник на електроенергия, така и като средство за прикриване на ядрените оръжия. Както оръжията, така и ядреното гориво използват уран, но на различни нива на обогатяване. Ако измерим съдържанието на антинеутрино, можем да определим наличието на ядрен реактор, разстоянието до него и работния му цикъл. В рамките на съвместната работа на физици от Съединените щати и Обединеното кралство е разработен проект за детектор на антиматерия, който може да измерва антинеутриното и да определя сравнителните параметри на ядрената реакция, която е източник на тези частици. На практика такова устройство може да се използва за определяне на местоположението на всеки цивилен или военен ядрен реактор.

Частиците антинеутрино се получават преди всичко по време на ядрени реакции. Една типична атомна електроцентрала с мощност 3 GW произвежда около 100 милиарда частици антинеутрино. Тъй като те рядко си взаимодействат, по принцип биха могли да прекосят Вселената от край до край. Ако обаче антинеутриното може да бъде уловено, може да се установи видът на изотопа на горивото и работният цикъл на реактора, пише IE.

За откриването на антинеутриното се използва ефектът на Черенков. Когато дадена заредена частица се движи по-голяма от фазовата скорост на светлината в тази среда, например във водна среда, светлината се забавя, но антинеутриното не се забавя. Антинеутриното принуждава позитрона за кратко време да се движи по-бързо от фазовата скорост на светлината. Така се получава светлинният еквивалент на свръхзвуковото трептене – конус от синя светлина, който може да се наблюдава с помощта на съвременните инструменти.

Разработеният от екип учени от САЩ и Обединеното кралство детектор за антинеутрино достига 22 метра в диаметър и височина. Във вътрешността му има няколко тона вода и течен органичен сцинтилатор. Той ще бъде построен в Северна Англия и ще може да засича антинеутрино от всички британски реактори и някои от Франция. Цената на проекта е над 100 милиона долара.

Има обаче едно „но“: космическата радиация в горните слоеве на атмосферата създава мюони. Когато тези частици попаднат в детектора, те се разпръскват и оставят голяма огърлица от лъчение на Черенков или разкъсват молекулите в детектора, оставяйки нестабилни фрагменти. Всичко това затруднява откриването на антинеутриното.

„Когато мюоните достигнат детектора, те се промъкват през него и оставят голяма светлинна следа от лъчението на Черенков. Те могат също така да разкъсат молекулите в детектора, оставяйки фрагменти от разбитата частица, които са нестабилни и се разпадат по радиоактивен път. Този разпад може да изглежда много подобен на този, предизвикан от антинеутриното – уточнява Уилсън, водещият учен на проекта.