Mesmo depois de desligar um reator nuclear, ele não vai silenciosamente para aquela boa noite. No fundo do seu núcleo, produtos de fissão radioativos de longa duração continuam decaindo por meses ou anos, emitindo um fluxo fraco de antineutrinos - as partículas mais esquivas do Universo, que atravessam a blindagem do reator como um fantasma educado atravessa uma parede.

Agora, a colaboração Double Chooz mediu pela primeira vez essa emissão residual de antineutrinos, conforme relatado na Physical Review Letters. Liderada por Anthony Onillon e Thierry Lasserre do Instituto Max-Planck de Física Nuclear (MPIK) em Heidelberg, Alemanha, a pesquisa revela que detectores de antineutrinos podem espionar reatores mesmo quando estão desligados, potencialmente criando novas oportunidades para monitoramento, segurança e salvaguardas.

A medição ocorreu na usina nuclear de Chooz, no norte da França, onde o detector Double Chooz fica subterrâneo a cerca de 400 metros dos dois núcleos do reator. O detector contém mais de 30 metros cúbicos de cintilador líquido, que emite um flash quando um antineutrino interage - um evento raro, mas com uma assinatura característica de luz dupla que o distingue do ruído de fundo.

Ao longo de 17,2 dias de observações com ambos os reatores totalmente desligados, o detector registrou cerca de 100 eventos candidatos a antineutrinos ligados à radioatividade residual nos núcleos e nas piscinas de combustível irradiado próximas. O sinal correspondeu a simulações detalhadas que levam em conta o inventário restante de combustível nuclear e o decaimento de produtos de fissão de longa duração, fornecendo a primeira confirmação experimental direta das previsões sobre emissões após o desligamento.

"Até agora, os experimentos de antineutrinos de reatores focaram principalmente em reatores em operação, onde o fluxo de antineutrinos é muito maior", observa o Dr. Onillon. "Detectar o minúsculo sinal residual após o desligamento exigiu fundos excepcionalmente baixos e técnicas de análise cuidadosas desenvolvidas pela colaboração Double Chooz ao longo de muitos anos."

Outros experimentos, como o JUNO-TAO, já estão seguindo o exemplo, usando dados de reator desligado para estudar antineutrinos de combustível irradiado. O TAO está trabalhando para isolar a emissão fraca, mas o Double Chooz agora forneceu o primeiro benchmark publicado para esse brilho fantasmagórico.

As descobertas sugerem que detectores de antineutrinos podem confirmar independentemente o status do reator e rastrear inventários de combustível irradiado, mesmo durante a manutenção ou após o desligamento. O Double Chooz, originalmente construído para estudar oscilações de neutrinos e medir o ângulo de mistura θ13, adicionou mais um primeiro ao seu currículo: capturar o brilho fraco de neutrinos depois que um reator fica escuro. Porque quem não gosta de uma boa história de fantasma com um toque científico?