El esfuerzo conjunto del grupo de teoría nuclear de la Universidad de Jyvaskyla y el experimento colaborativo internacional EXO-200 allanan el camino para resolver los problemas de flujo de antineutrinos del reactor. La colaboración EXO-200 consta de investigadores de 26 laboratorios y el experimento está diseñado para medir la masa del neutrino. Como subproducto de los esfuerzos de calibración del experimento, se pudo medir la forma espectral de electrones de la desintegración beta de Xe-137. Esta desintegración en particular es óptimamente adecuada para probar una hipótesis teórica para resolver la anomalía del antineutrino del reactor persistente y de larga data. Los resultados de las mediciones de la forma espectral se publicaron en Cartas de revisión física en junio de 2020.

Los reactores nucleares son impulsados ​​por la fisión de uranio y combustible de plutonio. Los productos de fisión ricos en neutrones se desintegran por desintegración beta hacia la línea de estabilidad beta mediante la emisión de electrones y antineutrinos electrónicos. Cada desintegración beta produce un espectro de energía continuo para los electrones y antineutrinos emitidos hasta una energía máxima (energía de punto final beta).

El número de electrones emitidos por cada energía electrónica constituye la forma espectral del electrón y su complemento describe la forma espectral del antineutrino.

Los reactores nucleares emiten antineutrinos con una distribución de energía que es la suma de las formas espectrales de antineutrinos de todas las desintegraciones beta en el reactor. Esta distribución de energía se ha medido mediante grandes experimentos de oscilación de neutrinos. Por otra parte, esta distribución de energía de los antineutrinos se ha construido utilizando los datos nucleares disponibles sobre la desintegración beta de los productos de fisión.

La referencia establecida para esta construcción es el modelo Huber-Mueller (HM). La comparación del espectro de energía antineutrino predicho por HM con el medido por los experimentos de oscilación reveló un déficit en el número de antineutrinos medidos y un "aumento" adicional, un aumento adicional en el número medido de antineutrinos entre 4 y 7 MeV de energía antineutrino. El déficit se denominó anomalía del antineutrino del reactor o anomalía del flujo y se ha asociado con la oscilación de los neutrinos ordinarios a los denominados neutrinos estériles que no interactúan con la materia ordinaria. y así desaparecer del flujo de antineutrinos emitido por los reactores. Hasta hace poco, no ha habido una explicación convincente para la aparición de la protuberancia en el flujo de antineutrinos medido.

Solo recientemente se ha discutido cuantitativamente una posible explicación para la anomalía de flujo y el golpe. El déficit de flujo y la protuberancia podrían estar asociados a la omisión de formas espectrales precisas de los llamados decaimientos beta no únicos fobidden primero tomados en cuenta por primera vez en el llamado modelo de flujo 'HKSS' (de las primeras letras de los apellidos de los autores, L. Hayen, J. Kostensalo, N. Severijns, J. Suhonen, del artículo relacionado).

¿Cómo verificar que las predicciones de flujo y golpe de HKSS sean confiables?

"Una forma es medir las formas espectrales de las transiciones clave y compararlas con las predicciones de HKSS. Estas mediciones son extremadamente difíciles, pero recientemente se pudo medir un caso de prueba perfecto mediante la reconocida colaboración EXO-200 y se podría comparar con las predicciones de nuestro grupo teórico. logrado en una publicación conjunta [AlKharusi2020]. Se obtuvo una coincidencia perfecta de la forma espectral medida y predicha por la teoría, apoyando así los cálculos de HKSS y sus conclusiones. En un futuro (cercano) se podrían anticipar nuevas mediciones de las formas espectrales de otras transiciones ", dice el profesor Jouni Suhonen del Departamento de Física de la Universidad de Jyvaskyla.