Bir nükleer reaktörü kapattıktan sonra bile, sessizce o iyi gecelere çekilmez. Çekirdeğinin derinliklerinde, uzun ömürlü radyoaktif fisyon ürünleri aylarca veya yıllarca bozunmaya devam eder ve Evren'in en ele avuca sığmaz parçacıkları olan nötrinoların bir türü olan antinötrinoların zayıf bir akışını yayar - bu parçacıklar reaktör kalkanından kibar bir hayaletin duvardan geçişi gibi geçer.

Şimdi, Double Chooz işbirliği ilk kez bu kalıcı antinötrino emisyonunu ölçtü ve sonuçlar Physical Review Letters'da raporlandı. Almanya'nın Heidelberg kentindeki Max-Planck Nükleer Fizik Enstitüsü'nden (MPIK) Anthony Onillon ve Thierry Lasserre liderliğindeki araştırma, antinötrino dedektörlerinin reaktörler kapalıyken bile onları gözetleyebileceğini ortaya koyuyor ve böylece izleme, güvenlik ve koruma önlemleri için yeni fırsatlar yaratıyor.

Ölçüm, kuzey Fransa'daki Chooz nükleer santralinde gerçekleştirildi; Double Chooz dedektörü, tesisin iki reaktör çekirdeğinden yaklaşık 400 metre uzakta yeraltında bulunuyor. Dedektör, bir antinötrino etkileşime girdiğinde parlayan 30 metreküpten fazla sıvı sintilatör içeriyor - bu nadir bir olay, ancak arka plan gürültüsünden ayırt eden karakteristik bir çift ışık imzasına sahip.

Her iki reaktör de tamamen kapatılmışken 17.2 günlük gözlem boyunca, dedektör çekirdeklerdeki ve yakındaki harcanmış yakıt soğutma havuzlarındaki artık radyoaktiviteyle ilişkili yaklaşık 100 antinötrino aday olayı kaydetti. Sinyal, kalan nükleer yakıt envanterini ve uzun ömürlü fisyon ürünlerinin bozunmasını hesaba katan ayrıntılı simülasyonlarla eşleşti ve kapatma emisyonları hakkındaki tahminlerin ilk doğrudan deneysel doğrulamasını sağladı.

"Şimdiye kadar reaktör antinötrino deneyleri esas olarak antinötrino akışının çok daha büyük olduğu çalışan reaktörlere odaklandı," diyor Dr. Onillon. "Kapatma sonrası küçük artık sinyali tespit etmek, Double Chooz işbirliğinin yıllar içinde geliştirdiği olağanüstü düşük arka planlar ve dikkatli analiz teknikleri gerektirdi."

JUNO-TAO gibi diğer deneyler de şimdiden aynı yolu izliyor ve harcanmış yakıt antinötrinolarını incelemek için reaktör kapalı verilerini kullanıyor. TAO zayıf emisyonu izole etmeye çalışıyor, ancak Double Chooz şimdi bu hayalet ışıltı için ilk yayınlanmış referansı sağladı.

Bulgular, antinötrino dedektörlerinin reaktör durumunu bağımsız olarak doğrulayabileceğini ve harcanmış yakıt envanterlerini takip edebileceğini, hatta bakım sırasında veya kapatma sonrasında bile izleyebileceğini gösteriyor. Başlangıçta nötrino salınımlarını incelemek ve θ13 karışım açısını ölçmek için inşa edilen Double Chooz, özgeçmişine bir ilk daha ekledi: bir reaktör karardıktan sonra zayıf nötrino ışıltısını yakalamak. Çünkü bilimsel bir dokunuşla iyi bir hayalet hikayesini kim sevmez ki?