Nawet po wyłączeniu reaktora jądrowego nie odchodzi on cicho w tę dobrą noc. Głęboko w jego wnętrzu długożyciowe produkty rozszczepienia nadal rozpadają się przez miesiące lub lata, emitując słaby strumień antyneutrin – najbardziej nieuchwytnych cząstek we wszechświecie, które przechodzą przez osłonę reaktora jak uprzejmy duch przez ścianę.

Teraz kolaboracja Double Chooz po raz pierwszy zmierzyła tę utrzymującą się emisję antyneutrin, jak podano w Physical Review Letters. Badania prowadzone przez Anthony'ego Onillona i Thierry'ego Lasserre'a z Max-Planck-Institut für Kernphysik (MPIK) w Heidelbergu w Niemczech ujawniają, że detektory antyneutrin mogą szpiegować reaktory nawet wtedy, gdy są wyłączone, potencjalnie otwierając nowe możliwości monitorowania, bezpieczeństwa i zabezpieczeń.

Pomiar odbył się w elektrowni jądrowej Chooz w północnej Francji, gdzie detektor Double Chooz znajduje się pod ziemią około 400 metrów od dwóch rdzeni reaktora. Detektor zawiera ponad 30 metrów sześciennych ciekłego scyntylatora, który błyska, gdy antyneutrino oddziałuje – rzadkie zdarzenie, ale z charakterystycznym podwójnym sygnałem świetlnym, który odróżnia je od tła.

W ciągu 17,2 dni obserwacji przy całkowicie wyłączonych obu reaktorach detektor zarejestrował około 100 zdarzeń kandydatów na antyneutrina związanych z resztkową radioaktywnością w rdzeniach i pobliskich basenach przechowywania wypalonego paliwa. Sygnał był zgodny ze szczegółowymi symulacjami uwzględniającymi pozostały inwentarz paliwa jądrowego i rozpad długożyciowych produktów rozszczepienia, co stanowi pierwsze bezpośrednie potwierdzenie przewidywań dotyczących emisji po wyłączeniu.

„Do tej pory eksperymenty z antyneutrinami reaktorowymi koncentrowały się głównie na pracujących reaktorach, gdzie strumień antyneutrin jest znacznie większy” – zauważa dr Onillon. „Wykrycie maleńkiego sygnału resztkowego po wyłączeniu wymagało wyjątkowo niskiego tła i starannych technik analitycznych opracowanych przez kolaborację Double Chooz przez wiele lat”.

Inne eksperymenty, takie jak JUNO-TAO, już idą w ich ślady, wykorzystując dane z wyłączonego reaktora do badania antyneutrin z wypalonego paliwa. TAO pracuje nad wyizolowaniem słabej emisji, ale Double Chooz dostarczył teraz pierwszy opublikowany benchmark dla tej upiornej poświaty.

Odkrycia sugerują, że detektory antyneutrin mogą niezależnie potwierdzać status reaktora i śledzić zapasy wypalonego paliwa, nawet podczas konserwacji lub po wyłączeniu. Double Chooz, pierwotnie zbudowany do badania oscylacji neutrin i pomiaru kąta mieszania θ13, dodał kolejny pierwszy raz do swojego życiorysu: złapanie słabej poświaty neutrin po wyłączeniu reaktora. Bo kto nie kocha dobrej historii o duchach z naukowym twistem?