Rosyjscy fizycy wykazali, że elastyczne, spójne rozpraszanie antyneutrin reaktorowych na jądrach ksenonu nie może przekraczać przewidywań Modelu Standardowego o więcej niż 60–90 razy. W tym celu wykorzystano RED-100, dwufazowy detektor emisji wypełniony ciekłym ksenonem, umieszczony w pobliżu reaktora jądrowego Elektrowni Jądrowej w Kalininie. Artykuł o badaniach jest dostępny na portalu preprintów arXiv.org.
Najbardziej prawdopodobnym procesem oddziaływania tych cząstek z materią w zakresie energii do kilkudziesięciu megaelektronowoltów jest elastyczne, spójne rozpraszanie neutrin i antyneutrin przez jądra atomowe. Przekrój czynny takiej interakcji jest dziesiątki, a nawet setki razy większy od przekroju czynnego odwrotnego rozpadu beta. Naukowcy wiążą z tym procesem duże nadzieje, wierząc, że umożliwi on monitorowanie reaktorów jądrowych i kontrolę nierozprzestrzeniania broni jądrowej przy użyciu kompaktowych detektorów neutrin. Jednakże skala odpowiedzi detektora na takie rozproszenie jest niezwykle mała i udało się ją zarejestrować dopiero w 2017 r. dzięki rozwojowi technologicznemu w eksperymencie akceleratorowym, mimo że przewidziano ją już około 50 lat temu.
Niedawno pisaliśmy już, że dwa detektory ciekłego ksenonu zdołały zaobserwować (raz, dwa razy) ten proces w przypadku neutrin słonecznych, jednak oba mają dużą masę substancji wykrywającej, rzędu kilku ton, i są umieszczone w podziemnych laboratoriach o niskim tle. Rejestracja spójnego rozpraszania antyneutrin reaktorowych jest zadaniem znacznie trudniejszym ze względu na wyższe zewnętrzne promieniowanie tła. Na przykład w CONUS — jednym z najnowocześniejszych eksperymentów reaktorowych w tej dziedzinie — nie zaobserwowano jeszcze takiego procesu.
Grupa fizyków pod przewodnictwem Aleksandra Bołozdyna (AI Bołozdyna) z Moskiewskiego Instytutu Fizyki Inżynieryjnej uzyskała pierwsze ograniczenie tego procesu dla jąder ksenonu w przypadku antyneutrin reaktorowych. Aby to zrobić, naukowcy wykorzystali dwufazowy detektor emisji wypełniony ciekłym ksenonem o masie około 130 kilogramów w objętości czynnej. Detektor umieszczono w odległości 19 metrów od reaktora jądrowego Elektrowni Jądrowej w Kalininie. Był on otoczony pasywną ochroną przed zewnętrznym promieniowaniem tła, składającą się z warstw miedzi i wody.
Aby wykryć nadmierną częstotliwość zliczeń detektora, spowodowaną sygnałami z antyneutrin, fizycy porównali dane zebrane w okresach, gdy reaktor był wyłączony i włączony. Podczas analizy danych naukowcom udało się jeszcze bardziej stłumić zewnętrzne tło o kilka rzędów wielkości. Nie wystarczyło to jednak do zarejestrowania różnicy w szybkości zliczania detektorów w zależności od pracy reaktora. Pozwoliło to fizykom ustalić pierwsze ograniczenie procesu elastycznego, spójnego rozpraszania antyneutrin reaktorowych na jądrach ksenonu. Okazało się ono 60–90 razy większe od przewidywań Modelu Standardowego.
Naukowcy zauważają, że możliwe jest zarejestrowanie procesu elastycznego rozpraszania antyneutrin reaktorowych za pomocą detektora RED-100, jeśli ksenon zostanie zastąpiony argonem, w którym spodziewana jest mniejsza ilość specyficznego tła. Aby przetestować tę hipotezę, fizycy już przeprowadzają testy techniczne w MEPhI.
Naukowcy badają oddziaływania neutrin w różnych zakresach energii. Na przykład niedawno pisaliśmy, że fizycy prawdopodobnie zarejestrowali neutrina o rekordowej energii rzędu dziesiątek petaelektronowoltów.