原子炉の電源を切っても、それは静かに夜に消え去るわけではありません。炉心の奥深くでは、長寿命の放射性核分裂生成物が数ヶ月から数年にわたって崩壊し続け、微弱な反ニュートリノの流れを放出します。反ニュートリノは宇宙で最も捉えにくい粒子であり、原子炉の遮蔽をまるで礼儀正しい幽霊が壁を通り抜けるかのように通過します。

今回、Double Chooz共同研究グループは、この残留反ニュートリノ放出を初めて測定しました。この成果は『Physical Review Letters』に掲載されました。ドイツ・ハイデルベルクのマックス・プランク核物理学研究所（MPIK）のAnthony Onillon氏とThierry Lasserre氏が率いる研究により、反ニュートリノ検出器は原子炉が停止している間もその状態を監視できることが明らかになり、監視・安全性・保障措置の新たな可能性が開かれます。

測定はフランス北部のショー原子力発電所で行われ、Double Chooz検出器は施設の2つの炉心から約400メートル離れた地下に設置されています。検出器には30立方メートル以上の液体シンチレータが含まれており、反ニュートリノが相互作用すると発光します。これは稀な現象ですが、特徴的な二重発光のシグネチャにより背景ノイズと区別できます。

両原子炉が完全に停止している間の17.2日間の観測で、検出器は炉心内の残留放射能と近くの使用済み燃料冷却プールに関連する約100件の反ニュートリノ候補イベントを記録しました。この信号は、残存核燃料インベントリと長寿命核分裂生成物の崩壊を考慮した詳細なシミュレーションと一致し、停止時放出に関する予測の初の直接的な実験的確認となりました。

「これまでの原子炉反ニュートリノ実験は、主に運転中の原子炉に焦点を当てており、そこでは反ニュートリノフラックスがはるかに大きいです」とOnillon博士は述べています。「停止後の微小な残留信号を検出するには、非常に低いバックグラウンドと、Double Chooz共同研究グループが長年にわたって開発してきた注意深い解析技術が必要でした。」

JUNO-TAOのような他の実験もすでに追随しており、原子炉停止データを使用して使用済み燃料の反ニュートリノを研究しています。TAOは微弱な放出を分離しようとしていますが、Double Choozはこの幽霊のような輝きの最初の公表されたベンチマークを提供しました。

この発見は、反ニュートリノ検出器が原子炉の状態を独立に確認し、使用済み燃料インベントリを追跡できることを示唆しています。これは、保守中や停止後でも可能です。もともとニュートリノ振動を研究し、混合角θ13を測定するために建設されたDouble Choozは、原子炉が暗転した後の微弱なニュートリノの輝きを捉えるという、また新たな初めてをその履歴に加えました。なぜなら、科学的なひねりを加えた良い幽霊話を誰が嫌うでしょうか？