Anche dopo aver spento un reattore nucleare, non se ne va silenziosamente nella notte. Nel profondo del suo nucleo, i prodotti di fissione radioattivi a lunga vita continuano a decadere per mesi o anni, emettendo un debole flusso di antineutrini - le particelle più elusive dell'Universo, che attraversano le schermature del reattore come un fantasma educato attraverso un muro.

Ora, la collaborazione Double Chooz ha misurato per la prima volta questa emissione persistente di antineutrini, come riportato su Physical Review Letters. Guidata da Anthony Onillon e Thierry Lasserre del Max-Planck-Institut für Kernphysik (MPIK) di Heidelberg, in Germania, la ricerca rivela che i rivelatori di antineutrini possono spiare i reattori anche quando sono spenti, creando potenzialmente nuove opportunità per il monitoraggio, la sicurezza e le salvaguardie.

La misurazione è avvenuta presso la centrale nucleare di Chooz, nel nord della Francia, dove il rivelatore Double Chooz si trova sottoterra a circa 400 metri dai due nuclei del reattore. Il rivelatore contiene oltre 30 metri cubi di scintillatore liquido, che lampeggia quando un antineutrino interagisce - un evento raro, ma con una caratteristica firma di doppia luce che lo distingue dal rumore di fondo.

In 17,2 giorni di osservazioni con entrambi i reattori completamente spenti, il rivelatore ha registrato circa 100 eventi candidati di antineutrini legati alla radioattività residua nei nuclei e nelle vicine piscine di raffreddamento del combustibile esaurito. Il segnale corrispondeva a simulazioni dettagliate che tenevano conto dell'inventario di combustibile nucleare rimanente e del decadimento dei prodotti di fissione a lunga vita, fornendo la prima conferma sperimentale diretta delle previsioni sulle emissioni a reattore spento.

"Fino ad ora, gli esperimenti sugli antineutrini dei reattori si sono concentrati principalmente sui reattori in funzione, dove il flusso di antineutrini è molto più grande", nota il dottor Onillon. "Rilevare il minuscolo segnale residuo dopo lo spegnimento ha richiesto fondi eccezionalmente bassi e tecniche di analisi accurate sviluppate dalla collaborazione Double Chooz nel corso di molti anni."

Altri esperimenti, come JUNO-TAO, stanno già seguendo l'esempio, usando i dati a reattore spento per studiare gli antineutrini del combustibile esaurito. TAO sta lavorando per isolare la debole emissione, ma Double Chooz ha ora fornito il primo benchmark pubblicato per questo bagliore spettrale.

I risultati suggeriscono che i rivelatori di antineutrini potrebbero confermare in modo indipendente lo stato del reattore e tracciare gli inventari di combustibile esaurito, anche durante la manutenzione o dopo lo spegnimento. Double Chooz, originariamente costruito per studiare le oscillazioni dei neutrini e misurare l'angolo di mescolamento θ13, ha aggiunto un altro primato al suo curriculum: catturare il debole bagliore di neutrini dopo che un reattore si spegne. Perché a chi non piace una bella storia di fantasmi con un tocco scientifico?