Результаты непроведенного эксперимента и будущее детектора РЭД-100
В журнале Science появилась статья, которая повествует о первых наблюдениях за столкновениями нейтрино с ядрами атомов, теоретически предсказанными 43 года назад. Серьезный вклад в описываемый эксперимент внесли российские физики из Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ".
Их отрезок работы был чуть ли не самым ответственным: физики должны были построить суперчувствительный детектор для регистрации столкновений. И он был создан - уникальный нейтринный детектор нового поколения РЭД-100, способный зарегистрировать когерентное рассеяние как эффект! План эксперимента предполагал совмещение лучшего "ловца нейтрино" (РЭД-100) с лучшим "поставщиком нейтрино" (установка SNS - Spallation Neutron Source - источник нейтронов, образующихся при ядерном делении). Однако по совокупности разных причин РЭД-100 так и не поехал в США (установка SNS расположена в Национальной лаборатории Ок-Ридж, штат Теннесcи). Таким образом, для регистрации нейтрино был задействован другой детектор, применение которого привело к наблюдению того самого предсказанного эффекта.
Что же теперь? В России бездействует самый продвинутый нейтринный детектор, который некуда поставить?
Поясняет директор Центра ядерной медицины, заместитель научного руководителя межкафедральной лаборатории экспериментальной ядерной физики МИФИ, заместитель декана факультета теоретической и экспериментальной физики Александр Болоздыня: "Изначально нашей идеей была постановка РЭД-100 на реактор Калининской атомной электростанции. Потом появилась мысль воспользоваться SNS, так как он удобнее для первоначального наблюдения столкновения ядер с нейтрино. Но теперь, когда долгожданные результаты получены, перед нами стоит новая задача, которую уже можно решить только с помощью постановки РЭД-100 на наш реактор. Кроме того, у детектора есть и чисто практическое применение".
Почему российские физики из МИФИ изменили свое намерение впервые увидеть столкновения ядер с нейтрино на реакторе Калининской атомной электростанции? Может, это связано с потоком нейтрино на SNS? Нет, поток на реакторе Калининской атомной электростанции мощнее. Однако американская установка позволяет легче отделить сигнал от фона, так как нейтрино посылаются пучками из импульсного источника. Это можно сравнить с поиском дома в незнакомом городе: все дома на первый взгляд одинаковы, а точного адреса у вас нет. Зато известно время, за которое вы должны доехать до нужного объекта, - конечно, это в значительной степени облегчает вашу задачу.
В отличие от импульсного источника, нейтрино на атомных реакторах представляют собой непрерывный поток. Стержни подняли, пошла цепная реакция, искомый эффект там может возникнуть в любой время.
Второй важный фактор - нужная длина волны у частиц на SNS. А это очень важно для эксперимента! Ведь квантовые свойства частицы проявляются только, если длина ее волны сравнима или меньше, чем у того объекта, с которым происходит взаимодействие. В данном случае эффект когерентного рассеяния проявляется тогда, когда длина волны нейтрино меньше, чем у ядра. Нужные параметры удалось найти на SNS.
Однако при всех достоинствах SNS у этой установки есть и недостаток. Он заключается в том, что там рождаются разные типы нейтрино, а с каким именно происходит взаимодействие, понять невозможно. Другое дело - российский реактор, производящий только чистые электронные антинейтрино. Задача ближайшего времени понятна: поставить суперчувствительный нейтринный детектор РЭД-100 на реактор Калининской атомной электростанции и понять, какие именно типы взаимодействий свойственны такому нейтрино.
Кроме чисто научного интереса, есть и другие возможности применения детектора.
"Например, с помощью РЭД-100 можно контролировать количество плутония-239, не "залезая" в атомный реактор. Допустим, российское руководство договорилось о том, чтобы продать атомный реактор другой стране. Мы поставляем туда топливо и гарантируем, что будем забирать отработанное. При этом покупающая сторона обязуется не трогать стержни и топливо. До настоящего времени нам ничего не оставалось, как только поверить той стороне на слово. Теперь же мы можем взять нейтринный детектор РЭД-100, поставить его в кузов грузовика (так как детектор довольно компактен - всего лишь размером с холодильник) и подъехать к стенке атомного реактора, - поясняет Александр Болоздыня. - Если происходит неконтролируемое изъятие плутония-239, детектор это заметит. Представители МАГАТЭ очень заинтересовались нашей разработкой и ждут полного завершения работ".
