Resultat från en ny vetenskaplig studie kan belysa en felaktig överensstämmelse mellan förutsägelser och senaste mätningar av spöklika partiklar som strömmar från kärnreaktorer-den så kallade "reaktorantineutrino-anomali, "som har förbryllat fysiker sedan 2011.

Avvikelsen hänvisar till det faktum att forskare som spårar produktionen av antineutrinos - som avges som en biprodukt av de kärnreaktioner som genererar elkraft - rutinmässigt har upptäckt färre antineutrinos än de förväntat sig. En teori är att vissa neutrinoer förvandlas till en odetekterbar form som kallas "sterila" neutriner.

Men de senaste resultaten från Daya Bay -reaktorneutrino -experimentet, ligger vid ett kärnkraftskomplex i Kina, föreslå en enklare förklaring - en felberäkning i den förutsagda antineutrino -produktionstakten för en viss komponent i kärnreaktorbränsle.

Antineutrinos bär bort cirka 5 procent av energin som frigörs som uran- och plutoniumatomer som driver reaktorn uppdelad, eller "klyvning". Bränslets sammansättning ändras när reaktorn fungerar, med förfall av olika former av uran och plutonium (kallat "isotoper") som producerar olika antal antineutrinoer med olika energiområden över tiden, även om reaktorn stadigt producerar elektrisk kraft.

De nya resultaten från Daya Bay - där forskare har mätt mer än 2 miljoner antineutrinos som producerats av sex reaktorer under nästan fyra års drift - har fått forskare att ompröva hur bränslets sammansättning förändras över tid och hur många neutrinoer som kommer från var och en av sönderfallskedjor.

Forskarna fann att antineutrinos som produceras av kärnreaktioner som härrör från klyvning av uran-235, en klyvbar isotop av uran som är vanlig i kärnbränsle, var oförenliga med förutsägelser. En populär modell för uran-235 förutspår cirka 8 procent fler antineutrinos som kommer från sönderfall av uran-235 än vad som faktiskt mättes.

I kontrast, antalet antineutrinos från plutonium-239, den näst vanligaste bränsleingrediensen, befanns stämma överens med förutsägelser, även om denna mätning är mindre exakt än den för uraninum-235.

Om sterila neutriner - teoretiska partiklar som är en möjlig källa till universums enorma osynliga eller "mörka" materia - var källan till anomalin, då skulle experimenterarna observera en lika utarmning i antalet antineutrinos för var och en av bränsleingredienserna, men de experimentella resultaten missgynnar denna hypotes.

Den senaste analysen tyder på att en felberäkning av antineutrinos hastighet som produceras genom klyvning av uran-235 över tid, snarare än närvaron av sterila neutrinoer, kan vara förklaringen till avvikelsen. Dessa resultat kan bekräftas av nya experiment som kommer att mäta antineutrinos från reaktorer som nästan helt drivs av uran-235.

Arbetet kan hjälpa forskare vid Daya Bay och liknande experiment att förstå fluktuerande hastigheter och energier för de antineutrinos som produceras av specifika ingredienser i kärnklyvningsprocessen under kärnbränslecykeln. En förbättrad förståelse av bränsleutvecklingen i en kärnreaktor kan också vara till hjälp för andra kärntekniska tillämpningar.