Los investigadores del Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro de investigación del Parc Científic de la Universitat de València (PCUV), Gustavo Alcalá y Alejandro Algora, del grupo de Espectroscopía Gamma y de Neutrones del IFIC, han liderado un estudio que ha sido publicado en la prestigiosa revista Physical Review Letters. El objetivo de este estudio trata de comprender las propiedades de los antineutrinos emitidos en reactores de fisión nuclear
Los neutrinos son partículas subatómicas fundamentales con una masa extremadamente pequeña, cercana a cero y carentes de carga eléctrica, lo que los hace invisibles a los campos electromagnéticos. Son las segundas partículas más abundantes del universo, se generan en estrellas y explosiones cósmicas, y son capaces de atravesar la Tierra sin ser percibidos. Por esta razón, se les conoce como “la partícula fantasma”.
Cada partícula subatómica tiene su antipartícula, (que tiene la misma masa y espín que su partícula correspondiente, pero una carga eléctrica y momento magnético de signo opuesto). Los antineutrinos, las antipartículas de los neutrinos, se emiten o se producen durante ciertas desintegraciones nucleares. Dentro de un reactor nuclear se producen núcleos atómicos inestables que se desintegran de diversas formas. Una de las esas formas más comunes es la denominada desintegración beta, en la cual el núcleo emite una partícula beta (un electrón) y un antineutrino.
Ya en 2024, el grupo de Espectroscopía Gamma y de Neutrones del Instituto de Física Corpuscular (IFIC), ubicado en el área científico-académica del Parc Científic de la Universitat de València (PCUV), junto a equipos científicos de Francia, Inglaterra y Finlandia, anunciaron el desarrollo de un nuevo sistema de detección que pretendía esclarecer algunas de las discrepancias entre los modelos teóricos y las observaciones registradas en los procesos de detección de neutrinos emitidos en reactores nucleares. La clave para entender estas discrepancias, aseguraban, podía estar en la medición de los espectros beta de los productos de fisión. Ahora, este nuevo sistema de detección ha dado sus frutos y el grupo ha publicado sus resultados.
"Estas medidas son las primeras de esta naturaleza realizadas con haces radiactivos ultrapuros y nos permiten evaluar mejor las correcciones que se emplean para el cálculo del espectro de antineutrinos de un reactor”, Gustavo Alcalá, investigador del IFIC
El trabajo ha abordado mediciones de la forma del espectro de desintegraciones beta que más contribuyen al espectro de antineutrinos de reactores utilizando haces radiactivos de alta pureza producidos en IGISOL, una instalación experimental finlandesa reconocida internacionalmente. Es muy complejo detectar los neutrinos emitidos para analizar su energía, pero es posible inferirla midiendo la energía de la partícula beta, ya que ambas están relacionadas por el principio de conservación de la energía. Es decir, se pueden medir las partículas beta que se emiten en un reactor y a través de ellas estudiar los antineutrinos.
Con estos resultados, Alejandro Algora y Gustavo Alcalá, han conseguido corregir los cálculos del espectro de antineutrino de reactores de un modo significativo, ya que las medidas estudian «un tipo de transición beta que representa un elevado porcentaje del total y, por lo tanto, afecta directamente a la región del espectro que no se entiende», comenta Alejandro Algora, investigador principal de la propuesta experimental.
Estas medidas, comenta Alcalá, “son las primeras de esta naturaleza realizadas con haces radiactivos ultrapuros y nos permiten evaluar mejor las correcciones que se emplean para el cálculo del espectro de antineutrinos de un reactor”.
Estas medidas podrían tener grandes implicaciones en el futuro: se podría determinar si existen manipulaciones ilegales con el combustible del reactor por medio de las medidas del espectro de antineutrinos
Gracias al gran número de antineutrinos emitidos por segundo por un reactor (aprox. 1020), los reactores nucleares han sido de gran relevancia en el estudio de las propiedades de los neutrinos, como por ejemplo para estudiar su capacidad de transformarse de un tipo en otro, fenómeno conocido como oscilación de neutrinos y, más importante aún, permitieron, por primera vez, demostrar de forma directa su existencia.
Actualmente ya es posible monitorizar la potencia de un reactor nuclear utilizando detectores de neutrinos. Pero estas medidas podrían tener grandes implicaciones en el futuro: se podría determinar si existen manipulaciones ilegales con el combustible del reactor por medio de las medidas del espectro de antineutrinos. Además, se cree que será posible ver, a través de los neutrinos, qué está ocurriendo dentro de un reactor nuclear.
El trabajo, realizado en el marco de una colaboración internacional (IFIC-Subatech-Univ. Surrey- Univ. de Jyväskylä- Univ. Varsovia) y liderado por el IFIC, es el primero de una serie de estudios que contribuirán a entender mejor las anomalías que aún persisten en la física de neutrinos de reactores nucleares.
Fuente: IFIC
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