Els investigadors de l'Institut de Física Corpuscular (IFIC), centre d'investigació del Parc Científic de la Universitat de València (PCUV), Gustavo Alcalá i Alejandro Algora, del grup d'Espectroscopía Gamma i de Neutrons de l'IFIC, han liderat un estudi que ha sigut publicat en la prestigiosa revista Physical Review Letters. L'objectiu d'este estudi tracta de comprendre les propietats dels antineutrins emesos en reactors de fissió nuclear
Els neutrins són partícules subatòmiques fonamentals amb una massa extremadament xicoteta, pròxima a zero i mancats de càrrega elèctrica, la qual cosa els fa invisibles als camps electromagnètics. Són les segones partícules més abundants de l'univers, es generen en estreles i explosions còsmiques, i són capaces de travessar la Terra sense ser percebuts. Per esta raó, se'ls coneix com “la partícula fantasma”.
Cada partícula subatòmica té la seua antipartícula, (que té la mateixa massa i espín que la seua partícula corresponent, però una càrrega elèctrica i moment magnètic de signe oposat). Els antineutrins, les antipartícules dels neutrins, s'emeten o es produïxen durant unes certes desintegracions nuclears. Dins d'un reactor nuclear es produïxen nuclis atòmics inestables que es desintegren de diverses formes. Una de les eixes formes més comunes és la denominada desintegració beta, en la qual el nucli emet una partícula beta (un electró) i un antineutrí.
Ja en 2024, el grup d'Espectroscopia Gamma i de Neutrons de l'Institut de Física Corpuscular (IFIC), situat en l'àrea científic-acadèmica del Parc Científic de la Universitat de València (PCUV), al costat d'equips científics de França, Anglaterra i Finlàndia, van anunciar el desenrotllament d'un nou sistema de detecció que pretenia esclarir algunes de les discrepàncies entre els models teòrics i les observacions registrades en els processos de detecció de neutrins emesos en reactors nuclears. La clau per a entendre estes discrepàncies, asseguraven, podia estar en el mesurament dels espectres beta dels productes de fissió. Ara, este nou sistema de detecció ha donat els seus fruits i el grup ha publicat els seus resultats.
"Estes mesures són les primeres d'esta naturalesa realitzades amb feixos radioactius ultrapurs i ens permeten avaluar millor les correccions que s'empren per al càlcul de l'espectre d'antineutrins d'un reactor”, Gustavo Alcalá, investigador de l'IFIC
El treball ha abordat mesuraments de la forma de l'espectre de desintegracions beta que més contribuïxen a l'espectre d'antineutrins de reactors utilitzant fas radioactius d'alta puresa produïts en IGISOL, una instal·lació experimental finlandesa reconeguda internacionalment. És molt complex detectar els neutrins emesos per a analitzar la seua energia, però és possible inferir-la mesurant l'energia de la partícula beta, ja que les dos estan relacionades pel principi de conservació de l'energia. És a dir, es poden mesurar les partícules beta que s'emeten en un reactor i a través d'elles estudiar els antineutrins.
Amb estos resultats, Alejandro Algora i Gustavo Alcalá, han aconseguit corregir els càlculs de l'espectre d'antineutrí de reactors d'un mode significatiu, ja que les mesures estudien «un tipus de transició beta que representa un elevat percentatge del total i, per tant, afecta directament a la regió de l'espectre que no s'entén», comenta Alejandro Algora, investigador principal de la proposta experimental.
Estes mesures, comenta Alcalá, “són les primeres d'esta naturalesa realitzades amb feixos radioactius ultrapurs i ens permeten avaluar millor les correccions que s'empren per al càlcul de l'espectre d'antineutrins d'un reactor”.
Estes mesures podrien tindre grans implicacions en el futur: es podria determinar si existixen manipulacions il·legals amb el combustible del reactor per mitjà de les mesures de l'espectre d'antineutrins
Gràcies al gran nombre d'antineutrins emesos per segon per un reactor (aprox. 1020), els reactors nuclears han sigut de gran rellevància en l'estudi de les propietats dels neutrins, com per exemple per a estudiar la seua capacitat de transformar-se d'un tipus en un altre, fenomen conegut com a oscil·lació de neutrins i, més important encara, van permetre, per primera vegada, demostrar de manera directa la seua existència.
Actualment ja és possible monitorar la potència d'un reactor nuclear utilitzant detectors de neutrins. Però estes mesures podrien tindre grans implicacions en el futur: es podria determinar si existixen manipulacions il·legals amb el combustible del reactor per mitjà de les mesures de l'espectre d'antineutrins. A més, es creu que serà possible veure, a través dels neutrins, què està ocorrent dins d'un reactor nuclear.
El treball, realitzat en el marc d'una col·laboració internacional (IFIC-Subatech-Univ. Surrey- Univ. de Jyväskylä- Univ. Varsòvia) i liderat per l'IFIC, és el primer d'una sèrie d'estudis que contribuiran a entendre millor les anomalies que encara persistixen en la física de neutrins de reactors nuclears.
Font: IFIC
Entrades recents