Ці надзвичайно невловимі частинки, відомі як “примарні частинки”, майже ніколи не взаємодіють з матерією, оскільки не мають електричного заряду і мають майже нульову масу. Проте саме ці примарні фундаментальні частинки можуть допомогти покращити ядерний контроль, надавши неінвазивний спосіб дослідження процесів, що відбуваються всередині ядерних реакторів, включно з потоком антинейтрино після вимкнення електростанції.
“Досі експерименти з вивчення антинейтрино від реакторів в основному зосереджувалися на працюючих реакторах, де потік антинейтрино набагато більший”, — розповідає Ентоні Оніллон, фізик з MPIK та один із керівників дослідження. “Виявлення крихітного залишкового сигналу після зупинки вимагало надзвичайно низького фонового рівня та ретельних методів аналізу, розроблених колаборацією Double Chooz протягом багатьох років”.
Double Chooz використовував два підземні детектори на середніх відстанях 400 метрів та 1050 метрів від двох працюючих реакторів електростанції для вивчення дивовижної властивості, незрозумілої в макроскопічному світі. Нейтрино та антинейтрино змінюють свій “смак” або тип під час подорожі — процес, відомий як осциляція. Фізики пояснюють це так: ніби ви купуєте шоколадне морозиво, а воно перетворюється на ванільне, а потім на полуничне, поки добирається від магазину до вашої тарілки.
Для ще однієї аналогії з їжею, уявіть зіткнення вантажівки з Mentos і вантажівки з колою, що створює видимий фонтан. Коли нейтрино або антинейтрино проходить крізь детектор Double Chooz, воно іноді стикається з протоном у “рідкому сцинтиляторі” внутрішньої камери детекторів. Ця зіткнення генерує нейтрон і позитрон — антиматеріальну пару електрона. Позитрон миттєво анігілює з навколишнім електроном, генеруючи спалах світла, що полегшується сцинтилятором. Нейтрон захоплюється гадолінієм, сріблястим рідкоземельним елементом у сцинтиляторі, виробляючи другий спалах світла, що слугує “двофакторною автентифікацією” події з антинейтрино.
