• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Fysik
    Ett steg framåt för att lösa problemet med reaktor-neutrinoflöde

    Övre panel:Jämförelse av de beräknade (röda linjerna) och uppmätta (svarta prickarna) spektralformerna för sönderfallet av Xe-137. Nedre panel:svarta prickar indikerar avvikelsen mellan de beräknade punkterna från datapunkterna. Kredit:Igor Ostrovskiy/University of Alabama

    Gemensam ansträngning av kärnkraftsteorigruppen vid universitetet i Jyväskylä och det internationella samarbetsexperimentet EXO-200 banar väg för att lösa reaktorns antineutrinoflödesproblem. EXO-200-samarbetet består av forskare från 26 laboratorier och experimentet är utformat för att mäta neutrinons massa. Som en biprodukt av experimentets kalibreringsansträngningar kunde den elektronspektrala formen av beta-sönderfallet av Xe-137 mätas. Denna speciella sönderfall är optimalt väl lämpad för att testa en teoretisk hypotes för att lösa den långvariga och ihållande reaktor-antineutrino-anomalin. Resultaten av mätningar av den spektrala formen publicerades i Fysiska granskningsbrev i juni 2020.

    Kärnreaktorer drivs av klyvning av uran och plutoniumbränsle. De neutronrika fissionsprodukterna sönderfaller för beta-sönderfall mot beta-stabilitetslinjen genom att emittera elektroner och elektronantineutriner. Varje beta-sönderfall producerar ett kontinuerligt energispektrum för de emitterade elektronerna och antineutrinerna upp till en maximal energi (beta-slutpunktsenergi).

    Antalet emitterade elektroner för varje elektronenergi utgör den elektronspektrala formen och komplementet till den beskriver den antineutrino-spektrala formen.

    Kärnreaktorer avger antineutrinos med en energifördelning som är summan av de antineutrino spektrala formerna av alla beta-sönderfall i reaktorn. Denna energifördelning har mätts genom stora neutrinoscillationsexperiment. Å andra sidan, denna energifördelning av antineutrinos har byggts upp genom att använda tillgängliga kärndata om beta-sönderfall av klyvningsprodukterna.

    Den etablerade referensen för denna konstruktion är Huber-Mueller (HM)-modellen. Jämförelse av det HM-förutspådda antineutrino-energispektrumet med det som uppmätts av oscillationsexperimenten visade ett underskott i antalet uppmätta antineutrino och en ytterligare "bula", en extra ökning av det uppmätta antalet antineutrino mellan 4 och 7 MeV antineutrinoenergi. Underskottet myntades reaktorn antineutrino anomali eller flödesanomali och har associerats med svängningen av de vanliga neutrinerna till de så kallade sterila neutrinerna som inte interagerar med vanlig materia, och därmed försvinna från antineutrinoflödet som emitteras av reaktorerna. Fram till nyligen har det inte funnits en övertygande förklaring till uppkomsten av bulan i det uppmätta antineutrinoflödet.

    Först nyligen har en potentiell förklaring till flödesanomali och bump diskuterats kvantitativt. Fluxunderskottet och bumpen kan associeras med utelämnande av exakta spektrala former av de så kallade först-fobidden icke-unika beta-sönderfallen som tas i beaktande för första gången i den så kallade "HKSS"-flödesmodellen (från de första bokstäverna av författarnas efternamn, L. Hayen, J. Kostensalo, N. Severijns, J. Suhonen, i den relaterade artikeln).

    Hur verifierar man att HKSS flödes- och bumpförutsägelser är tillförlitliga?

    "Ett sätt är att mäta de spektrala formerna för nyckelövergångarna och jämföra med HKSS-förutsägelserna. Dessa mätningar är extremt svåra men nyligen kunde ett perfekt testfall mätas genom det välkända EXO-200-samarbetet och jämförelse med vår teorigrupps förutsägelser kan vara uppnåtts i en gemensam publikation [AlKharusi2020]. En perfekt matchning av den uppmätta och teoriförutsägda spektrala formen erhölls, vilket stöder HKSS-beräkningarna och dess slutsatser. Ytterligare mätningar av spektrala former av andra övergångar kan förväntas inom en (när) framtid", säger professor Jouni Suhonen från institutionen för fysik vid universitetet i Jyväskylä.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com