Même après avoir éteint un réacteur nucléaire, il ne s'éteint pas tranquillement dans la nuit. Au plus profond de son cœur, des produits de fission radioactifs à vie longue continuent de se désintégrer pendant des mois ou des années, émettant un faible flux d'antineutrinos - les particules les plus insaisissables de l'Univers, qui traversent le blindage du réacteur comme un fantôme poli à travers un mur.

Maintenant, la collaboration Double Chooz a pour la première fois mesuré cette émission résiduelle d'antineutrinos, comme rapporté dans Physical Review Letters. Dirigée par Anthony Onillon et Thierry Lasserre de l'Institut Max-Planck de physique nucléaire (MPIK) à Heidelberg, en Allemagne, la recherche révèle que les détecteurs d'antineutrinos peuvent espionner les réacteurs même lorsqu'ils sont éteints, créant potentiellement de nouvelles opportunités pour la surveillance, la sûreté et les garanties.

La mesure a eu lieu à la centrale nucléaire de Chooz, dans le nord de la France, où le détecteur Double Chooz est situé sous terre à environ 400 mètres des deux cœurs de réacteur de l'installation. Le détecteur contient plus de 30 mètres cubes de scintillateur liquide, qui émet un flash lorsqu'un antineutrino interagit - un événement rare, mais avec une signature de double lumière caractéristique qui le distingue du bruit de fond.

Sur 17,2 jours d'observations avec les deux réacteurs complètement arrêtés, le détecteur a enregistré environ 100 événements candidats d'antineutrinos liés à la radioactivité résiduelle dans les cœurs et les piscines de refroidissement du combustible usé à proximité. Le signal correspondait à des simulations détaillées tenant compte de l'inventaire restant du combustible nucléaire et de la désintégration des produits de fission à vie longue, fournissant la première confirmation expérimentale directe des prédictions sur les émissions à l'arrêt.

"Jusqu'à présent, les expériences sur les antineutrinos de réacteur se sont principalement concentrées sur les réacteurs en fonctionnement, où le flux d'antineutrinos est beaucoup plus important," note le Dr Onillon. "Détecter le minuscule signal résiduel après l'arrêt a nécessité des fonds exceptionnellement bas et des techniques d'analyse minutieuses développées par la collaboration Double Chooz au fil des ans."

D'autres expériences, comme JUNO-TAO, suivent déjà cette voie, utilisant les données de réacteur arrêté pour étudier les antineutrinos du combustible usé. TAO travaille à isoler l'émission faible, mais Double Chooz a maintenant fourni la première référence publiée pour cette lueur fantomatique.

Les résultats suggèrent que les détecteurs d'antineutrinos pourraient confirmer indépendamment l'état du réacteur et suivre les inventaires de combustible usé, même pendant la maintenance ou après l'arrêt. Double Chooz, initialement construit pour étudier les oscillations de neutrinos et mesurer l'angle de mélange θ13, a ajouté une autre première à son palmarès : attraper la faible lueur de neutrinos après qu'un réacteur s'éteint. Parce que qui n'aime pas une bonne histoire de fantôme avec une touche scientifique ?