Маленький титан: 6-фунтовый детектор поймал рекордные 400 антинейтрино из ядерного реактора:
Группа исследователей разработала детектор нейтрино из кристаллов германия. Когда детектор установили на реакторе Лейбштадта в Швейцарии, он поймал 400 антинейтрино за 119 дней.
Обычно детекторы нейтрино громоздки и требуют тысячи килограммов материала, но новое устройство выполняет работу с массой всего в три килограмма. Таким образом, оно представляет собой выдающийся прогресс в технологии обнаружения нейтрино.
Нейтрино обладают сверхъестественной способностью проходить сквозь материю, не взаимодействуя с ней. Вот почему крошечные детекторы нейтрино, подобные тому, что создали исследователи, имеют огромное значение, поскольку они позволяют ученым безопасно контролировать ядерные реакторы без необходимости прямого доступа.
Эксперимент Conus+
В 2023 году ученые электростанции в Лейбштадте запустили проект, целью которого является обнаружение редкого типа взаимодействия нейтрино, называемого когерентным упругим рассеянием нейтрино на ядре (CEνNS), с использованием детекторов на основе германия.
Этот проект известен как эксперимент Conus+ (когерентное нейтрино-ядерное рассеяние), и текущее исследование также является его частью. В CEνNS нейтрино взаимодействует с ядром атома очень слабым и мягким образом, заставляя все ядро слегка отскакивать.
Сигналы от таких взаимодействий сильнее и, следовательно, их гораздо легче обнаружить, чем другие виды нейтринных взаимодействий. Например, в ходе исследования ученые наблюдали нейтринный сигнал со статистической значимостью 3,7 сигма.
«Здесь мы демонстрируем первое наблюдение нейтринного сигнала со статистической значимостью 3,7 сигма в эксперименте Conus+, проводимом на атомной электростанции в Лейбштадте, Швейцария», — отмечают авторы исследования .
Сигма — это мера того, насколько результат отклоняется от ожидаемого в рамках «нулевой гипотезы» (т. е. идеи об отсутствии реального эффекта). Когда сигма равна единице, это означает, что существует высокая вероятность того, что полученный результат является случайностью.
Однако сигма, равная трем или выше в экспериментах Conus+, указывает на то, что обнаружение нейтрино реально и вряд ли вызвано какими-то случайными флуктуациями.
Результаты соответствуют Стандартной модели.
Conus+ — не первый проект, который использует крошечный детектор или сообщает об обнаружении антинейтрино. Однако большинство предыдущих экспериментов с участием небольших детекторов нейтрино давали результаты, которые не соответствовали тому, что предсказывает Стандартная модель физики элементарных частиц.
Например, в 2022 году группа ученых в США также наблюдала отдачу ядра и высокий поток антинейтрино с помощью малошумящего германиевого детектора. Не все согласились с их выводами, поскольку они не соответствовали общепринятым предположениям о CEνNS.
Вот где эксперимент Conus+ выделяется. Исследователи тестировали свой германиевый детектор в течение 119 дней и поймали 400 антинейтрино. Такая скорость производства антинейтрино почти соответствует тому, что предсказывает Стандартная модель.
«С повышением точности появляется потенциал для фундаментальных открытий в будущем. Результаты Conus+ в сочетании с другими измерениями этого канала взаимодействия могут, таким образом, стать отправной точкой для новой эры в физике нейтрино», — заявили авторы исследования.
Исследование опубликовано в arXiv.
Читайте нашу главную страницу — Взгляд в будущее, Инновации, Технологии, Наука, Новые открытия, Изобретения