FORudsigelse for antineutrinoer

Precision Reactor Oscillation and Spectrum Experiment (PROSPECT) har afsluttet installationen af ​​en ny antineutrino -detektor, der vil undersøge den mulige eksistens af en ny form for stof.

UDSIGT, placeret ved High Flux Isotope Reactor (HFIR) ved Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory (ORNL), er begyndt at tage data for at studere elektronantineutrinoer, der udsendes fra atomforfald i reaktoren for at søge efter såkaldte sterile neutrinoer og for at lære om de underliggende atomreaktioner, der driver fissionsreaktorer.

Antineutrinos er undvigende, elementarpartikler produceret i nuklear beta -henfald. Antineutrino er en antimateriale partikel, modstykket til neutrinoen.

"Neutrinoer er blandt de mest rigelige partikler i universet, "sagde Yale University fysiker Karsten Heeger, hovedforsker og medordfører for PROSPECT. "Opdagelsen af ​​neutrinooscillation har åbnet et vindue til fysik ud over standardmodellen for fysik. Undersøgelsen af ​​antineutrinoer med PROSPECT giver os mulighed for at søge efter en tidligere uobserveret partikel, den såkaldte sterile neutrino, mens han undersøger atomprocesserne inde i en reaktor. "

I løbet af de sidste par år har flere neutrino -eksperimenter på atomreaktorer fundet færre antineutrinoer, end forskere havde forudsagt, og neutrinoernes energi svarede ikke til forventningerne. Det her, i kombination med tidligere afvigende resultater, førte til hypotesen om, at en brøkdel af elektronantineutrinoer kan omdanne til sterile neutrinoer, der ville have været uopdaget i tidligere forsøg.

Denne hypotese omdannelse ville finde sted gennem en kvantemekanisk proces kaldet neutrino -oscillation. Den første observation af neutrinooscillation blandt kendte typer neutrinoer fra solen og atmosfæren førte til Nobelprisen i fysik i 2015.

Installationen af ​​PROSPECT følger fire års intensiv forskning og udvikling ved et samarbejde mellem mere end 60 deltagere fra 10 universiteter og fire nationale laboratorier.

"Udviklingen af ​​PROSPECT er baseret på mange års forskning i påvisning af reaktorantineutrinoer med overfladebaserede detektorer, en ekstremt udfordrende opgave på grund af høj baggrund, "sagde PROSPECT-medordfører Pieter Mumm, en videnskabsmand ved National Institute of Standards and Technology (NIST).

Forsøget anvender et nyt antineutrino -detektorsystem baseret på en segmenteret væskescintillatordetektorteknologi. Kombinationen af ​​segmentering og en unik, litium-dopet flydende scintillatorformulering giver PROSPECT mulighed for at identificere partikeltyper og interaktionspunkter. Disse designfunktioner, sammen med omfattende, skræddersyet afskærmning, vil gøre PROSPECT i stand til at foretage en præcis måling af neutrinoer i en atomreaktors miljø med høj baggrund.

PROSPECTs detektorteknologi kan også have applikationer til overvågning af atomreaktorer til ikke-spredningsformål og måling af neutroner fra atomprocesser.

"Den vellykkede drift af PROSPECT vil give os mulighed for at få indsigt i et af de grundlæggende gåder i neutrinofysik og udvikle en bedre forståelse af reaktorbrændstof, samtidig med at det giver et nyt værktøj til nukleare sikkerhedsforanstaltninger, "sagde medordfører Nathaniel Bowden, en videnskabsmand ved Lawrence Livermore National Laboratory og en ekspert i nuklear ikke-spredningsteknologi.

Efter to års konstruktion og sidste samling på Yale Wright Laboratory, PROSPECT -detektoren blev transporteret til HFIR i begyndelsen af ​​2018.

"Udviklingen og konstruktionen af ​​PROSPECT har været en betydelig teamindsats, gør brug af den supplerende ekspertise på amerikanske nationale laboratorier og universiteter, "sagde Alfredo Galindo-Uribarri, leder af gruppen Neutrino og Advanced Detectors i ORNL's Physics Division.

PROSPECT er det nyeste i en række grundlæggende videnskabelige eksperimenter placeret på HFIR. "Vi er glade for at samarbejde med PROSPECT -forskere for at understøtte deres forskning, "sagde Chris Bryan, der administrerer eksperimenter på HFIR for ORNL's Research Reactors Division.