Nükleer reaktörden gelen “hayalet parçacıklar” saf suyla tespit edildi

Kanada’da yürütülen yeni bir bilimsel çalışmada araştırmacılar, yaklaşık 240 kilometre uzaklıktaki bir nükleer reaktörden yayılan antinötrinoları yalnızca saf su kullanarak tespit etmeyi başardı. Çalışma, gelecekte daha ekonomik ve güvenilir parçacık dedektörlerinin geliştirilmesi açısından önemli bir adım olarak değerlendiriliyor.

Araştırmanın sonuçları, bilim dünyasının önde gelen yayınlarından Physical Review Letters dergisinde yayımlandı.

Antinötrinolar ilk kez yalnızca saf suyla yakalandı

Nötrinolar ve onların karşı parçacıkları olan antinötrinolar, evrende en fazla bulunan parçacık grupları arasında yer alıyor. Ancak elektrik yüklerinin bulunmaması ve maddeyle çok zayıf etkileşim göstermeleri nedeniyle tespit edilmeleri oldukça zor.

Bu özellikleri nedeniyle nötrinolar bilim dünyasında uzun süredir “hayalet parçacıklar” olarak anılıyor.

Kanadalı bilim insanları ise bu zor tespit sürecinde önemli bir başarıya imza atarak, herhangi bir özel ışık güçlendirici sıvı kullanmadan yalnızca ultra saf su ile antinötrino sinyallerini belirledi.

Yer altında bulunan hassas dedektör kullanıldı

Araştırmada, Kanada’nın Ontario bölgesinde bulunan ve yerin yaklaşık 2 kilometre altında çalışan SNO+ dedektörü kullanıldı. Derin yer altındaki konumu sayesinde dedektör, kozmik ışınlardan kaynaklanan dış etkileri azaltarak daha hassas ölçümler yapılmasına imkan sağlıyor.

Bilim insanları, dedektörün 2018 yılında kalibrasyon sürecinde yalnızca saf suyla doldurulduğu döneme ait yaklaşık 190 günlük verileri yeniden inceledi.

Yapılan analizlerde, nükleer reaktörden gelen elektron antinötrinolarının su içerisindeki protonlarla etkileşimi sonucu ortaya çıkan özel sinyaller belirlendi.

Tespit güvenilirliği yüzde 99,7 olarak hesaplandı

Araştırmacılar, elde edilen sinyalin gerçekten bir antinötrinoya ait olma ihtimalini yüzde 99,7 olarak hesapladı.

Daha önce bu tür çalışmalar genellikle ışık üretimini artıran özel sıvılar yardımıyla gerçekleştiriliyordu. Yeni yöntem ise sadece saf su kullanılarak da hassas ölçümlerin yapılabileceğini ortaya koydu.

Yeni teknolojilerin önünü açabilir

Bilim insanları, bu yöntemin gelecekte nükleer reaktörlerin uzaktan izlenmesi ve güvenlik amaçlı takip edilmesi için kullanılabilecek yeni teknolojilere katkı sağlayabileceğini belirtti.

Daha düşük maliyetli dedektörlerin geliştirilmesiyle birlikte antinötrino araştırmalarının daha geniş alanlarda uygulanabileceği ifade edildi.

Nötrinoların gizemi çözülmeye çalışılıyor

SNO+ dedektörü günümüzde daha gelişmiş sıvı sistemleriyle çalışmalarını sürdürüyor. Araştırmacılar, nötrinoların evrenin oluşumundaki rolünü ve temel fizik yasalarıyla ilişkisini anlamaya yönelik çalışmalar yürütüyor.

Bilim dünyasının en önemli sorularından biri olan nötrinoların kendi karşı parçacıkları olup olmadığı da bu araştırmaların odak noktaları arasında bulunuyor.