Російські фізики показали, що пружне когерентне розсіювання реакторних антинейтрино на ядрах ксенону не може перевершувати прогноз Стандартної Моделі більш ніж у 60-90 разів. Для цього вони використовували РЕД-100 – двофазний емісійний детектор, заповнений рідким ксеноном, розташований поблизу ядерного реактора Калінінської атомної електростанції. Стаття про дослідження доступна на порталі препринтів arXiv.org.
Пружне когерентне розсіювання нейтрино і антинейтрино на ядрах атомів — це найімовірніший процес взаємодії цих частинок з речовиною області енергій до кількох десятків мегаэлектронвольт. Перетин такої взаємодії в десятки і навіть сотні разів перевищує перетин зворотного розпаду бета. Тому вчені покладають великі надії на цей процес, вважаючи, що він дозволить проводити моніторинг ядерних реакторів та контролювати нерозповсюдження ядерного озброєння за допомогою компактних нейтринних детекторів. Проте величина відгуку детекторів на таке розсіювання вкрай мала, і зареєструвати його вдалося завдяки розвитку технологій лише у 2017 році у прискорювальному експерименті, незважаючи на те, що передбачено він був близько 50 років тому.
Ми вже писали нещодавно, що два детектори на рідкому ксеноні змогли побачити (раз, два) цей процес від сонячних нейтрино, проте обидва вони мають велику масу детектуючої речовини, близько декількох тонн, і розташовані в низькофонових підземних лабораторіях. набагато складніше завдання через вищу зовнішню радіаційну фону Наприклад, CONUS — один із найпередовіших реакторних експериментів у цій галузі — досі не побачив цей процес.
Група фізиків під керівництвом Олександра Болоздині (AI Bolozdynya) з Московського інженерно-фізичного інституту отримала перше обмеження цього процесу на ядрах ксенону для реакторних антинейтрино. Для цього вчені використовували двофазний емісійний детектор, заповнений рідким ксеноном масою близько 130 кілограмів в активному обсязі. Детектор розташовувався за 19 метрів від ядерного реактора Калінінської атомної електростанції та був оточений пасивним захистом від зовнішнього радіаційного фону, що складається з шарів міді та води.
Щоб виявити перевищення швидкості рахунку детектора, викликане сигналами антинейтрино, фізики порівняли дані, набрані в періоди вимкненого і включеного реактора. У ході аналізу даних вченим вдалося додатково придушити зовнішнє тло на кілька порядків. Однак цього виявилося замало, щоб зареєструвати різницю у швидкостях рахунку детектора залежно від роботи реактора. Зате це дозволило фізикам встановити перше обмеження на процес пружного когерентного розсіювання реакторних антинейтрино на ядрах ксенону, яке виявилося в 60-90 разів більшим за передбачення Стандартної Моделі.
Вчені зазначають, що є можливість зареєструвати процес пружного розсіювання реакторних антинейтрино за допомогою детектора РЕД-100, якщо замінити ксенон на аргон, в якому очікується менша кількість специфічного фону. Щоб перевірити цю гіпотезу, фізики вже проводять технічні випробування у МІФД.
Вчені досліджують взаємодії нейтрино в різних діапазонах енергії. Наприклад, нещодавно ми писали, що фізики, ймовірно, зареєстрували нейтрино з рекордною енергією в десятки петаелектронвольт.