Även efter att du stängt av en kärnreaktor, går den inte tyst in i den goda natten. Djupt inne i dess hjärta fortsätter långlivade radioaktiva klyvningsprodukter att sönderfalla i månader eller år, och avger en svag ström av antineutriner – universums mest svårfångade partiklar, som passerar genom reaktorsskärmning som en artig spöke genom en vägg.

Nu har Double Chooz-samarbetet för första gången mätt denna kvardröjande antineutrinemission, som rapporteras i Physical Review Letters. Ledd av Anthony Onillon och Thierry Lasserre från Max-Planck-Institut für Kernphysik (MPIK) i Heidelberg, Tyskland, avslöjar forskningen att antineutrinodetektorer kan spionera på reaktorer även när de är avstängda, vilket potentiellt skapar nya möjligheter för övervakning, säkerhet och kontroll.

Mätningen ägde rum vid Chooz kärnkraftverk i norra Frankrike, där Double Chooz-detektorn ligger under jord cirka 400 meter från anläggningens två reaktorkärnor. Detektorn innehåller över 30 kubikmeter vätskescintillator, som blinkar när en antineutrino interagerar – en sällsynt händelse, men med en karakteristisk dubbelljussignatur som skiljer den från bakgrundsbrus.

Under 17,2 dagars observationer med båda reaktorerna helt avstängda, registrerade detektorn cirka 100 antineutrinokandidathändelser kopplade till restradioaktivitet i kärnorna och närliggande kylvattenbassänger för utbränt bränsle. Signalen matchade detaljerade simuleringar som tog hänsyn till den återstående kärnbränsleinventeringen och sönderfallet av långlivade klyvningsprodukter, vilket gav den första direkta experimentella bekräftelsen av förutsägelser om avstängningsemissioner.

”Hittills har reaktorantineutrinoexperiment främst fokuserat på driftreaktorer, där antineutrinoflödet är mycket större”, noterar Dr. Onillon. ”Att detektera den lilla restsignalen efter avstängning krävde exceptionellt låg bakgrund och noggranna analystekniker som utvecklats av Double Chooz-samarbetet under många år.”

Andra experiment, som JUNO-TAO, följer redan efter, och använder data från avstängda reaktorer för att studera antineutriner från utbränt bränsle. TAO arbetar med att isolera den svaga emissionen, men Double Chooz har nu gett den första publicerade referenspunkten för denna spöklika glöd.

Resultaten tyder på att antineutrinodetektorer oberoende kan bekräfta reaktorstatus och spåra inventering av utbränt bränsle, även under underhåll eller efter avstängning. Double Chooz, som ursprungligen byggdes för att studera neutrinosvängningar och mäta blandningsvinkeln θ13, har lagt ännu en första plats till sitt CV: att fånga den svaga neutrinoglöden efter att en reaktor släckts. För vem älskar inte en bra spökhistoria med en vetenskaplig twist?