Раскрыт давний секрет ядерных реакторов

В течение десятилетия физики размышляли над тем, почему ядерные реакторы выбрасывают меньше нейтрино, чем предсказывалось. Некоторые предполагали, что неуловимые частицы материи могут превращаться в более странные, необнаруживаемые "стерильные" нейтрино. Но все оказалось куда проще: теоретики переоценили количество нейтрино, которое должен производить реактор. В активной зоне реактора ядра урана и плутония расщепляются в цепной реакции, а антинейтрино возникают в результате радиоактивного "бета-распада" более легких ядер. При таком распаде нейтрон в ядре превращается в протон, испуская при этом электрон и электронное антинейтрино. Чтобы предсказать общий поток антинейтрино, физики должны были учесть количество и распады множества различных ядер. Этот учет указывал на недостаток, но в 2017 году физики из нейтринного эксперимента на реакторе Дайя-Бэй в Китае поставили его под сомнение. Они изучали антинейтрино от шести реакторов, сжигающих топливо с 4% атомов урана-235, которые могут поддерживать цепную реакцию, и 96% атомов урана-238, которые не могут. По мере расходования урана-235 нейтроны от его деления превращают уран-238 в плутоний-239, который также поддерживает цепную реакцию. Физики из Дайя-Бэй обнаружили, что дефицит антинейтрино уменьшался по мере уменьшения количества урана-235, что говорит о том, что теоретики переоценили поток антинейтрино, исходящих от урана-235. Теперь физики, работающие на небольшом исследовательском реакторе во Франции, подтвердили это подозрение. Изучая антинейтрино, исследователи, работающие с нейтринным детектором под названием STEREO, смогли измерить поток антинейтрино только от урана-235. Исследование показало, что спектр энергий электронных антинейтрино остается неизменным по мере увеличения расстояния от ядра. Это наблюдение противоречит идее о том, что некоторые из них превращаются в стерильные нейтрино, поскольку нейтрино более низкой энергии должны превращаться быстрее, чем нейтрино более высокой энергии, изменяя спектр по мере продвижения нейтрино. STEREO также показал, что общий поток антинейтрино от урана-235 был ниже, чем тот, который использовался в моделях теоретиков.