Нейтрино (от итал. neutrino — нейтрончик) — это элементарная частица, которая участвует в гравитационных и слабых взаимодействиях, происходящих при радиоактивном распаде. Эта частица почти не взаимодействует с материей, и потому ее сложно обнаружить — до сих пор ни разу не удавалось заметить столкновения нейтрино с ядром атома.
Это событие нельзя пронаблюдать непосредственно, но можно зафиксировать последствия такого столкновения. Когда нейтрино взаимодействует с ядром, происходит выброс энергии, которая покидает атом в виде света или электронов. Такой поток и можно отследить и таким образом узнать, что произошло столкновение нейтрино и ядра.
Коллаборация COHERENT — международный коллектив ученых из разных стран, который появился в 2014 году, когда ученые из России, которые разработали метод детекции столкновений нейтрино с ядром, объединились с американскими учеными. В Национальной лаборатории Ок-Ридж находится источник нейтронов Spallation Neutron Source, который создает самые интенсивные пучки нейтронов. Как побочный продукт при этом образуется поток нейтрино, нужный для проверки работы детектора.
Детектор в Ок-Ридж, который уловил свет от столкновения нейтрино с ядрами цезия, очень компактный: он весит 15 килограммов. Это мало по сравнению с нейтринными обсерваториями, например с Баксанским подземным сцинтилляционным телескопом, который находится в выработке объемом 12 000 м3 под землей.
Компактные детекторы можно будет использовать, чтобы наблюдать за потоком нейтрино от атомных реакторов и таким образом следить за их состоянием, не останавливая их. С помощью компактного детектора нейтрино можно будет узнать, если реактор вместо выработки энергии используют для создания оружейного плутония, и таким образом контролировать распространение ядерного оружия.
Кроме того, технология позволит проводить фундаментальные исследования: некоторые нейтрино могут быть или частицами темной материи, или взаимодействовать с ними. О том, как ученые пытались обнаружить стерильные нейтрино, читайте на «Чердаке».
Исследование описано в журнале Science.
Максим Абдулаев