Bild: University of California, Lawrence Berkeley National Laboratory
Du bist wahrscheinlich bewusst, dass Zeug ist aus Teilchen. Aber die zweite häufigsten Teilchen im Universum, das neutrino, das sich weigert, vollständig verstanden werden. Diese kleine und scheue speck nur kaum in Wechselwirkung mit den anderen Teilchen, aus denen uns Menschen und unserer Galaxie. Seine Geheimnisse weiter zu verwirren die öffentlichkeit-und erhalten Wissenschaftler im Gespräch, bis zu diesem Tag.
Es gibt drei Arten von diesen neutrinos, die “Elektron” “Myon -” und “tau”, und Sie können wechseln Identitäten durch einen Prozess namens neutrino-Oszillation. Aber viele Hinweise aus verschiedenen Experimenten Hinweise auf einem anderen neutrino, das noch schwieriger zu erkennen als die anderen drei, genannt das “sterile neutrino.” Vergangenen April ein neues Papier verursacht, die Medien, Zweifel an der Existenz dieser seltsamen Teilchen. Aber die weitere Analyse zeigt, das sterile neutrino ist weit von Toten. Und das Verständnis der “Reaktor Anomalie” befeuern dieses Gespräch kann wichtige Implikationen für die Atomindustrie.
“Die Allgemeine Stimmung ist, dass es einen Bedarf für neue Experimente,” Anna Hayes, der erste Autor auf eine neue Analyse gepostet auf dem arXiv preprint-server von Los Alamos National Lab sagte Gizmodo.
Das sterile neutrino hat eine lange Geschichte. Experimente an Kernreaktoren und Teilchenbeschleunigern bestätigt die merkwürdigen neutrino-identity-switching Schwingung Verhalten, was hat Wissenschaftler Takaaki Kajita und Arthur McDonald, für das Jahr 2015 mit dem Physik-Nobelpreis. Aber ein experiment namens der Szintillator Neutrino Detector Los Alamos sah extra “Elektron-antineutrinos” (in der Teilchen-Physik hat jedes Teilchen ein Antiteilchen, das wirkt genau das gleiche, aber sprengt Ihr partner sollte Sie jemals treffen) in der Oszillation Prozess. Ein weiteres experiment namens MiniBooNE sah einige zusätzliche Daten in seine eigenen Schwingungen, zu.
Diese zusätzlichen Daten implizierten, dass vielleicht gibt es eine vierte neutrino, das sterile neutrino, dass Experimente nicht erkennen kann, woran die anderen drei neutrinos ändern können. Das könnte fühlen, wie Schuld unerklärliche cookies im Schrank an Geister, aber das ist nicht unbedingt wahr. Es gibt vier bestätigte Weise, dass die Teilchen miteinander kommunizieren: Gravitation, Elektromagnetismus, die starke Kernkraft und die schwache Kernkraft. Regelmäßige neutrinos sprechen, um andere Partikel, die schwache Kernkraft und die Schwerkraft, aber vielleicht sind diese sterilen neutrinos sprechen Sie nur über die Schwerkraft, das würde erklären, warum die Experimente, die Sie nicht sehen können.
Sagen wir mal du hast einen walkie talkie dran, um die schwache Kernkraft-Kanal. Neutrinos übertragen Ihre Informationen mit zwei walkie-talkies auf dem Kanal und einem Schwerkraft-Kanal. Aber wenn Ihr radio kann nicht pick-up Signale auf die Schwerkraft Kanal und das ist der einzige Ort, sterile neutrinos übertragen, dann können Sie nicht hören.
Vor kurzem wurden die Augen auf die Daya Bay nuclear power plant in China, wo sich die Wissenschaftler haben spezieller neutrino-Detektoren fangen die Teilchen kommen aus dem Reaktor. Riesigen pools von einer speziellen Flüssigkeit produzieren winzige Lichtblitze, wenn ein neutrino in Wechselwirkung mit Ihrer Moleküle über die schwache Kernkraft. Diese Blitze sind verstärkt und verwandelte sich in die Signale in den Detektoren.
Das experiment hat ergeben, was die Leute beziehen sich auf als “Reaktor Anomalie.” Bryce Littlejohn von der Illinois Institute of Technology, erklärt Gizmodo in einer Mail: “Reaktor-neutrino-Experimenten,” in denen neutrino-Detektoren beobachten den radioaktiven Elementen in Kernkraftwerken “finden Sie 6% weniger Reaktor-neutrinos als das, was die Theoretiker Vorhersagen, sollten Sie sehen. Eine Hypothese für dieses Defizit ist, dass einige der Elektronen-type-neutrinos produziert in den Reaktoren verändern sich in einem noch-mehr-gespenstische sterilen neutrinos en route zu den verschiedenen Reaktor-neutrino-Detektoren.” Die Detektoren können nicht die Kommunikation mit diesen sterilen neutrinos.
Aber neue Ergebnisse von April bekam viel Deckung und Zweifel an, ob es sterile neutrinos erklären, die Anomalie. Im wesentlichen fanden die Forscher, dass die Größe der Anomalie, wie verändert sich das Elementare Zusammensetzung von Daya Bay radioaktive Brennstoff im Laufe der Zeit verändert. Diese Ergebnisse implizierten, dass vielleicht die Detektoren waren einfach Verkennung der Zahl der antineutrinos aus den Brennstoff ist Uran-Aromen, Uran-235. “Vielleicht die U-235 Diskrepanz erklären könnte, der Reaktor-Anomalie”,” Karsten Heeger, neutrino-Physiker an der Yale-Universität, verantwortlich für einen Großteil der Vereinigten Staaten ” Beitrag zu Daya Bay Konstruktion und Montage, sagte Gizmodo. Einfach, begannen die Menschen sagen, vielleicht hatten Sie nicht gefunden, Beweise für die sterile neutrinos, nachdem alle.
Diese Schlagzeilen löste viel Gesprächsstoff, doch Hayes’ neue Analyse zeigt, dass der Uran-235 Ergebnisse können nicht erklären, Weg die Anomalie. “Wir würden sagen, dass das neue Daya Bay Ergebnisse sicherlich in Frage der Herkunft der Anomalie, aber Sie will nicht ausschließen, sterile neutrinos.” Die Forscher gingen zurück zur Atomkraft-Industrie und anderen Datenbanken und schaute auf die neutrino-Flüsse und atomaren Zerfall-Daten wieder. Und während die Größe der neutrino-Anomalie war kleiner als die sechs Prozent Anomalie beschrieben, die von Littlejohn, es war noch vorhanden und unveränderlich ist, mit der Kraftstoff, widerlegen die news-Berichte, die im April veröffentlicht. Sterile neutrinos sind nicht tot—obwohl Hayes würde nicht ausschließen, dass vielleicht die Wissenschaftler wissen nur nicht, wie viel über nukleare Physik, wie Sie dachten.
Littlejohn darauf hingewiesen, dass viele neutrino-Physiker denke, es könnte etwas falsch mit einigen Analyse irgendwo. Aber “die einzige wirkliche Möglichkeit, die Adresse sterilen neutrinos in Reaktoren ein für alle mal ist, direkt zu Messen sterilen neutrino-Umwandlungen mit einem neuen Typ von Reaktor-experiment”, schrieb er. Er und Heeger beide arbeiten auf ein solches experiment namens AUSSICHT. Eher als eine Mischung von Isotopen, wie Sie bei Daya Bay, AUSSICHT, beobachten, antineutrinos aus einem Oak Ridge National Laboratory reactor verwendet reines Uran-235.
“Neue Experimente gehen würde, um ein viel kleinerer Reaktor und gehen sehr nah, sagen wir weniger als zehn Meter”, sagte Hayes. Daya Bay die Detektoren befinden sich Hunderte von Metern vom Reaktor, aber die AUSSICHT ist nur sieben Meter von seinem Reaktor, so dass die Forscher beobachten neutrinos viel früher, nachdem Sie emittiert. Hayes wies darauf hin, dass weitere Experimente in Europa, die ebenfalls versuchen zu erklären, die Anomalie.
Und wenn dies alles fühlt sich an wie eine esoterische Teilchenphysik, ist es eigentlich ganz wichtig für Kernreaktoren im Allgemeinen. “Beta-zerfallenden,” die neutrino-Produktion, “produziert eine Menge Wärme,” sagte Hayes. “Wenn wir nicht zählen, das neutrino richtig, wir sind nicht zu zählen die Menge von Hitze, richtig,” die könnte haben wichtige Auswirkungen auf die Reaktorsicherheit.
Heeger und Hayes die beiden darauf hingewiesen, das sterile neutrino-problem hinausgeht, neutrino-Physik, den Aufruf in das know-how aus anderen Teilchen-Physiker und Kernphysiker. “Wenn das eine nukleare Physik-problem”, sagt Hayes, “für eine andere Gemeinschaft, es ist gleichermaßen wichtig.”
[arXiv, h/t Dan Garisto!]