Водный детектор фиксирует антинейтрино от реактора в 150 миль

Исследователи эксперимента SNO+, расположенного более чем в двух километрах под земной поверхностью в Онтарио, Канада, зафиксировали слабое свечение, возникающее, когда антинейтрино от атомной электростанции, находящейся в 240 километрах, взаимодействовало с ультрачистой водой внутри резервуара массой 780 тонн. Детекция была проведена, когда детектор временно был заполнен водой во время калибровочного прогона в 2018 году, а анализ 190-дневных данных выявил сигнал, согласующийся с обратным бета-распадом при энергии 2,2 МэВ, с статистической достоверностью в три сигмы (около 99,7 %).

"Нас удивляет, что чистая вода может использоваться для измерения антинейтрино от реакторов и на таких больших расстояниях," сказал физик Логан Лебановски из сотрудничества SNO+ и Калифорнийского университета в Беркли.

Результат, опубликованный в Physical Review Letters, отмечает первый случай, когда только вода использовалась для обнаружения антинейтрино от удалённого реактора, задача, ранее решаемая лишь крупными детекторами на основе жидкого сцинтиллятора. Это свидетельствует о том, что более простые, дешёвые детекторы на водной основе могут быть развернуты для удалённого мониторинга активности ядерных реакторов и фундаментальных исследований нейтрино. С тех пор SNO+ вернулся к фазе работы со сцинтиллятором и продолжает изучать взаимодействия низкоэнергетических нейтрино, включая недавние наблюдения солнечных нейтрино, преобразующих углерод-13 в азот-13.

Эксперимент выигрывает от глубинного подземного расположения, которое защищает детектор от фонового излучения космических лучей, позволяя ему улавливать слабый черенковский свет, возникающий в результате реакции. Команда оценивает эффективность детекции около 50 % для сигнала в 2,2 МэВ, расширяя наблюдаемый энергетический диапазон ниже типичного порога в 3 МэВ для водных детекторов.