Kanada, Ontario’da kilometrelerce kayanın altına gömülmüş, en saf suyu içeren bir tank, zar zor algılanabilen parçacık moleküllerine çarptıkça parladı.
240 kilometreden (150 mil) uzaktaki bir nükleer reaktörden kaynaklanan ve antinötrino olarak bilinen bir parçacığı tespit etmek için ilk kez su kullanıldı. Bu inanılmaz atılım, ucuz, kolay elde edilebilir ve güvenli malzemeler kullanan nötrino deneyleri ve izleme teknolojisi vaat ediyor.
Evrendeki en bol parçacıklardan bazıları olan nötrinolar, Evrene dair daha derin kavrayışları ortaya çıkarma potansiyeline sahip tuhaf küçük şeylerdir. Maalesef neredeyse kütlesizdirler, hiçbir yük taşımazlar ve diğer parçacıklarla neredeyse hiç etkileşime girmezler. Çoğunlukla uzayda akarlar ve sanki tüm maddeler cisimsizmiş gibi kayalar. Hayalet parçacıklar olarak bilinmelerinin bir nedeni var.
Antinötrinolar, nötrinoların antiparçacık karşılığıdır. Genellikle bir antiparçacık, parçacık eşdeğerinin zıt yüküne sahiptir; örneğin negatif yüklü elektronun antiparçacığı pozitif yüklü pozitrondur. Nötrinolar bir yük taşımadıkları için, bilim adamları sadece ikisini birbirinden ayırabilir gerçeğe dayalı bir elektron nötrinosu bir pozitronun yanında ortaya çıkarken, bir elektron antinötrino bir elektronla birlikte belirir.
elektron antinötrinoları yayılır nükleer beta bozunması sırasında, bir nötronun bir protona, bir elektrona ve antinötrinoya bozunduğu bir tür radyoaktif bozunma. Bu elektron antinötrinolarından biri daha sonra ters beta bozunması olarak bilinen bir reaksiyon olan bir pozitron ve bir nötron üretmek için bir protonla etkileşime girebilir.
Bu tür çürümeyi tespit etmek için fotoçoğaltıcı tüplerle kaplı büyük, sıvı dolu tanklar kullanılır. Hafif ışıltısını yakalamak için tasarlandılar. Çerenkov radyasyonu Işıktan daha hızlı hareket eden yüklü parçacıkların yarattığı ses bariyerini kırarak üretilen sonik patlamaya benzer şekilde, sıvının içinden geçebilir. Bu yüzden çok zayıf ışığa karşı çok hassastırlar.
Antinötrinolar, nükleer reaktörler tarafından muazzam miktarlarda üretilir, ancak nispeten düşük enerjilidirler, bu da tespit edilmelerini zorlaştırır.
Girmek SNO+. 2 kilometreden (1,24 mil) fazla kayanın altına gömülü olan bu, dünyanın en derin yeraltı laboratuvarıdır. Bu kaya kalkanı, kozmik ışınların neden olduğu girişime karşı etkili bir bariyer sağlayarak, bilim adamlarının son derece iyi çözülmüş sinyaller elde etmelerini sağlar.
Bugün laboratuvarın 780 tonluk küresel tankı, ışığı güçlendiren sıvı bir sintilatör olan lineer alkilbenzen ile doldurulmuştur. 2018 yılında tesis kalibrasyondan geçerken ultra saf su ile doldurulmuştu.
2018’deki bu kalibrasyon aşamasında toplanan 190 günlük veriyi tarayan SNO+ işbirliği, ters beta bozulmasına dair kanıt buldu. Bu işlem sırasında üretilen nötron, sudaki bir hidrojen çekirdeği tarafından yakalanır ve bu da, 2.2 megaelektronvolt gibi çok özel bir enerji düzeyinde yumuşak bir ışık patlaması üretir.
Su Çerenkov dedektörleri genellikle 3 megaelektronvoltun altındaki sinyalleri algılamakta zorlanır; ancak su dolu bir SNO+ 1,4 megaelektronvolta kadar algılama yapabildi. Bu, 2,2 megaelektronvoltta sinyalleri tespit etmek için yaklaşık yüzde 50’lik bir verimlilik sağlıyor, bu nedenle ekip, ters beta bozunması belirtileri aramanın şanslarına değdiğini düşündü.
Bir aday sinyalin analizi, bunun muhtemelen bir antinötrino tarafından üretildiğini ve 3 sigma güven düzeyiyle – yüzde 99,7 olasılıkla olduğunu belirledi.
Sonuç, nükleer reaktörlerin güç üretimini izlemek için su dedektörlerinin kullanılabileceğini göstermektedir.
Bu arada, nötrinoları ve antinötrinoları daha iyi anlamak için SNO+ kullanılmaya başlandı. Çünkü nötrinolar doğrudan ölçmek imkansız, onlar hakkında pek bir şey bilmiyoruz. En büyük sorulardan biri, nötrinoların ve antinötrinoların tamamen aynı parçacık olup olmadığıdır. Nadir, daha önce hiç görülmemiş bir çürüme bu soruyu yanıtlayabilir. SNO+ şu anda bu bozulmayı arıyor.
“Saf suyun reaktörlerden ve bu kadar büyük mesafelerden gelen antinötrinoları ölçmek için kullanılabilmesi ilgimizi çekiyor.” fizikçi Logan Lebanowski diyor SNO+ işbirliği ve Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley.
“190 günlük veriden bir avuç dolusu sinyal çıkarmak için büyük çaba harcadık. Sonuç sevindirici.”
Araştırma yayınlandı Fiziksel İnceleme Mektupları.
Kaynak : https://www.sciencealert.com/the-ghostly-glow-of-a-nuclear-power-station-detected-in-pure-water-150-miles-away