Zelfs nadat je een kernreactor uitschakelt, gaat hij niet zomaar stilletjes de goede nacht in. Diep in de kern blijven langlevende radioactieve splijtingsproducten maanden of jaren vervallen, en zenden ze een zwakke stroom antineutrino's uit - de meest ongrijpbare deeltjes van het heelal, die door de afscherming van de reactor gaan als een beleefde geest door een muur.

Nu heeft de Double Chooz-samenwerking voor het eerst deze aanhoudende antineutrino-emissie gemeten, zoals gerapporteerd in Physical Review Letters. Onder leiding van Anthony Onillon en Thierry Lasserre van het Max-Planck-Institut für Kernphysik (MPIK) in Heidelberg, Duitsland, onthult het onderzoek dat antineutrinodetectoren reactoren kunnen bespioneren, zelfs als ze uit staan, wat mogelijk nieuwe mogelijkheden biedt voor monitoring, veiligheid en bewaking.

De meting vond plaats bij de kerncentrale Chooz in Noord-Frankrijk, waar de Double Chooz-detector ondergronds staat op ongeveer 400 meter van de twee reactorkernen van de faciliteit. De detector bevat meer dan 30 kubieke meter vloeibare scintillator, die oplicht wanneer een antineutrino interageert - een zeldzame gebeurtenis, maar met een karakteristieke dubbele lichtsignatuur die het onderscheidt van achtergrondruis.

Gedurende 17,2 dagen observatie met beide reactoren volledig uitgeschakeld, registreerde de detector ongeveer 100 antineutrino-kandidaatgebeurtenissen die verband hielden met restradioactiviteit in de kernen en nabijgelegen koelbassins voor verbruikte splijtstof. Het signaal kwam overeen met gedetailleerde simulaties die rekening hielden met de resterende nucleaire brandstofinventaris en het verval van langlevende splijtingsproducten, wat de eerste directe experimentele bevestiging opleverde van voorspellingen over emissies na uitschakeling.

"Tot nu toe waren reactor-antineutrino-experimenten vooral gericht op operationele reactoren, waar de antineutrinoflux veel groter is," merkt Dr. Onillon op. "Het detecteren van het kleine restsignaal na uitschakeling vereiste uitzonderlijk lage achtergronden en zorgvuldige analysetechnieken die door de Double Chooz-samenwerking in de loop van vele jaren zijn ontwikkeld."

Andere experimenten, zoals JUNO-TAO, volgen al dit voorbeeld en gebruiken reactor-uit-gegevens om antineutrino's van verbruikte splijtstof te bestuderen. TAO werkt aan het isoleren van de zwakke emissie, maar Double Chooz heeft nu de eerste gepubliceerde benchmark voor deze spookachtige gloed geleverd.

De bevindingen suggereren dat antineutrinodetectoren onafhankelijk de reactorstatus kunnen bevestigen en de inventaris van verbruikte splijtstof kunnen volgen, zelfs tijdens onderhoud of na uitschakeling. Double Chooz, oorspronkelijk gebouwd om neutrino-oscillaties te bestuderen en de menghoek θ13 te meten, heeft opnieuw een primeur aan zijn cv toegevoegd: het vangen van de zwakke neutrino-gloed nadat een reactor donker wordt. Want wie houdt er niet van een goed spookverhaal met een wetenschappelijke twist?