Результаты международного эксперимента физики элементарных частиц по изучению осцилляций нейтрино коллаборации Daya Bay подтвердили расчеты ученых Курчатовского института.
Исследовательский реактор ИР-8 / © Пресс-служба Курчатовского института
В мире элементарных частиц существует загадочное явление — «реакторная антинейтринная аномалия», породившая множество гипотез и экспериментов. При изучении антинейтрино (элементарных частиц, возникающих при распаде ядер атомов в ядерных реакторах) ученые сталкиваются с неожиданным явлением — дефицитом событий относительно предсказаний различных моделей. Иными словами, в эксперименте регистрируется меньше антинейтрино, чем «должно быть» по расчетам.
В НИЦ «Курчатовский институт» предложили «альтернативную» теоретическую модель. При бета-распаде продуктов деления тяжелых изотопов возникает одно электронное антинейтрино и один бета-электрон. В большинстве случаев в реакторных нейтринных экспериментах измеряют потоки антинейтрино. А эксперимент, проведенный в Курчатовском институте на установке «Бета» на реакторе ИР-8, был направлен на измерение числа бета-электронов.
Комментирует Даниэль Попов, младший научный сотрудник отделения физики нейтрино НИЦ «Курчатовский институт»:
«В идеальном случае, если бы мы одновременно и точно измеряли антинейтрино и бета-электроны от одного бета-распада, показания детекторов должны были бы совпадать. Однако в реальности электроны более «охотно» взаимодействуют с детектором, что упрощает их обнаружение. Поскольку антинейтрино и бета-электрон в результате бета-распада всегда образуются вместе, их характеристики тесно связаны друг с другом. Измерив в лабораторных условиях характеристики бета-электронов, можно получить характеристики антинейтрино.
В нашем случае это и было сделано: по данным первого цикла измерений бета-электронов продуктов деления урана и плутония мы построили модель реакторных антинейтрино КИ. Наша установка уникальна, никто в мире на сегодня не занимается подобными работами. А поскольку на нашу модель не влияет эффект «дефицита антинейтрино», то она лучше других на сегодняшний день описывает результаты реакторных нейтринных экспериментов и активно обсуждается в мировой литературе».
Осцилляции нейтрино изучают в масштабном международном эксперименте Daya Bay (проводится на АЭС Даяван (КНР), в коллаборации участвуют ученые из Китая, России, США и других стран). Эксперимент собрал около 4,7 миллиона событий, то есть взаимодействий частиц. Чтобы проверить точность данных, ученые сравнили их с прогнозами, сделанными на основе различных теоретических моделей. Оказалось, что результаты эксперимента Daya Bay согласуются с предсказаниями модели Курчатовского института.
«Нейтринный метод универсален, применим не только для энергетических реакторов ВВЭР, но и для ядерных объектов других типов, в основе которых лежит реакция деления — в частности, для реакторов на быстрых нейтронах, реакторов на расплавах солей, для маломощных плавучих атомных энергоблоков. Чем лучше мы понимаем свойства и взаимодействия антинейтрино с веществом, тем точнее и надежнее будет работать нейтринный метод контроля ядерных объектов атомной отрасли», — отметил Даниэль Попов.
