Neutrino, jedna od najneuhvatljivijih i najmanje razumljivih subatomskih čestica u prirodi, retko stupa u interakciju sa materijom. To čini precizne studije neutrina i njegovog partnera antimaterije, antineutrina, izazovom. Najjači emiteri neutrina na Zemlji — nuklearni reaktori — igraju ključnu ulogu u proučavanju ovih čestica. Istraživači su dizajnirali Eksperiment sa oscilacijom i spektrom preciznog reaktora (PROSPECT) za detaljne studije elektronskih antineutrina koji dolaze iz jezgra reaktora visokog protoka izotopa (HFIR).
Sada je istraživačka saradnja PROSPECT izvestila o najpreciznijem ikada merenju energetskog spektra antineutrina emitovanih fisijom uranijuma-235 (U-235). Ovi rezultati pružaju naučnicima nove informacije o prirodi ovih čestica.
Saradnici PROSPECT-a predstavljaju više od 60 učesnika sa 13 univerziteta i četiri nacionalne laboratorije. Napravili su novi sistem detektora antineutrina i instalirali ga sa opsežnim, prilagođenim zaštitom od pozadine u HFIR istraživačkom reaktoru, korisničkom objektu Kancelarije za nauku Ministarstva energetike (DOE) u Nacionalnoj laboratoriji Oak Ridž. Istraživanje se fokusira na antineutrine koji nastaju fisijom U-235. Proizvedeni nuklearnim beta raspadom, antineutrini su pandan neutrinima od čestica antimaterije.
PROSPECT je pružio uvid u fundamentalnu fiziku neutrina i predstavlja moćno sredstvo za bolje razumevanje nuklearnih procesa u fisionim reaktorima. PROSPECT je sada objavio najpreciznije merenje energetskog spektra antineutrina iz U-235. Štaviše, on pruža nova ograničenja za poreklo uočenog neslaganja modela podataka. Ovi rezultati su učinili očiglednom potrebu za boljim modelima koji opisuju proizvodnju antineutrina iz fisionih izotopa. Nalazi su objavljeni u časopisu Phisical Reviev Letters.
Naučnici su zainteresovani za svojstva neutrina jer pružaju direktan test Standardnog modela fizike čestica. Ovo je teorija koja opisuje interakcije između svih osnovnih čestica u univerzumu. Predlozi za fiziku koji nisu objašnjeni standardnim modelom su proizašli iz neslaganja između predviđanja zasnovanih na modelu i podataka iz eksperimenata. Ovi eksperimenti zasnovani na reaktorima otkrili su manje neutrina nego što se očekivalo i otkrili nedoslednosti u malom regionu energetskog spektra.
Novi rezultat PROSPECT Collaboration direktno se bavi ovim nedoslednostima. Rezultat to čini pružanjem novog referentnog energetskog spektra. Takođe pruža nova ograničenja za poreklo neslaganja između podataka i modela.
Eksperimenti zasnovani na nuklearnim reaktorima postigli su važne prekretnice u fizici neutrina, kao što je prva eksperimentalna detekcija čestice i potvrda da se neutrini menjaju između tipova dok putuju. Jedinstvene karakteristike poput visokog intenziteta i kompaktnog jezgra od visoko obogaćenog goriva U-235 čine HFIR idealnom lokacijom za nastavak ove duge veze između reaktora i novog uvida u svojstva neutrina.
