Montaje del detector de neutrinos PROSPECT. Crédito:Colaboración PROSPECT / Mara Lavitt
El Experimento de Espectro y Oscilación del Reactor de Precisión (PROSPECT) ha completado la instalación de un nuevo detector de antineutrinos que probará la posible existencia de una nueva forma de materia.
PERSPECTIVA, ubicado en el Reactor de Isótopos de Alto Flujo (HFIR) en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge del Departamento de Energía (ORNL), ha comenzado a recopilar datos para estudiar los antineutrinos electrónicos que se emiten a partir de las desintegraciones nucleares en el reactor para buscar los llamados neutrinos estériles y aprender sobre las reacciones nucleares subyacentes que alimentan los reactores de fisión.
Los antineutrinos son esquivos, partículas elementales producidas en la desintegración beta nuclear. El antineutrino es una partícula de antimateria, la contraparte del neutrino.
"Los neutrinos se encuentran entre las partículas más abundantes del universo, "dijo el físico de la Universidad de Yale Karsten Heeger, investigador principal y co-portavoz de PROSPECT. "El descubrimiento de la oscilación de neutrinos ha abierto una ventana a la física más allá del Modelo Estándar de Física. El estudio de antineutrinos con PROSPECT nos permite buscar una partícula previamente no observada, el llamado neutrino estéril, mientras sondea los procesos nucleares dentro de un reactor ".
En los últimos años, varios experimentos con neutrinos en reactores nucleares han detectado menos antineutrinos de lo que los científicos habían predicho. y la energía de los neutrinos no coincidió con las expectativas. Esta, en combinación con resultados anómalos anteriores, llevó a la hipótesis de que una fracción de los antineutrinos electrónicos puede transformarse en neutrinos estériles que no se hubieran detectado en experimentos anteriores.
Esta transformación hipotética tendría lugar a través de un proceso mecánico cuántico llamado oscilación de neutrinos. La primera observación de la oscilación de neutrinos entre tipos conocidos de neutrinos del sol y la atmósfera llevó al Premio Nobel de Física 2015.
La instalación de PROSPECT sigue a cuatro años de intensa investigación y desarrollo gracias a la colaboración de más de 60 participantes de 10 universidades y cuatro laboratorios nacionales.
Crédito:Colaboración PROSPECT / Mara Lavitt
"El desarrollo de PROSPECT se basa en años de investigación en la detección de antineutrinos de reactores con detectores de superficie, una tarea extremadamente desafiante debido a la alta formación, "dijo el co-portavoz de PROSPECT, Pieter Mumm, científico del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST).
El experimento utiliza un novedoso sistema detector de antineutrinos basado en una tecnología de detector de centelleo líquido segmentado. La combinación de segmentación y un La formulación de centelleador líquido dopado con litio permite a PROSPECT identificar tipos de partículas y puntos de interacción. Estas características de diseño, junto con extenso, blindaje a medida, permitirá a PROSPECT realizar una medición precisa de neutrinos en el entorno de alto fondo de un reactor nuclear.
La tecnología de detectores de PROSPECT también puede tener aplicaciones en la monitorización de reactores nucleares con fines de no proliferación y la medición de neutrones de procesos nucleares.
"El funcionamiento exitoso de PROSPECT nos permitirá comprender uno de los enigmas fundamentales de la física de los neutrinos y desarrollar una mejor comprensión del combustible de los reactores, al mismo tiempo que proporciona una nueva herramienta para las salvaguardias nucleares, "dijo el co-portavoz Nathaniel Bowden, científico del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore y experto en tecnología de no proliferación nuclear.
Después de dos años de construcción y montaje final en el Laboratorio de Yale Wright, el detector PROSPECT se transportó a HFIR a principios de 2018.
"El desarrollo y la construcción de PROSPECT ha sido un esfuerzo de equipo significativo, haciendo uso de la experiencia complementaria de los laboratorios y universidades nacionales de EE. UU., "dijo Alfredo Galindo-Uribarri, líder del grupo de Neutrinos y Detectores Avanzados de la División de Física de ORNL.
PROSPECT es el último de una serie de experimentos científicos fundamentales ubicados en HFIR. "Estamos entusiasmados de trabajar con científicos de PROSPECT para apoyar su investigación, "dijo Chris Bryan, quien gestiona experimentos en HFIR para la División de Reactores de Investigación de ORNL.
