核裂變反應(yīng)堆是世界上許多地方的主要電力來源，到2050年，全球電力容量預(yù)計將增加近一倍。然而，一個問題是，很難辨別一個核反應(yīng)堆是否也被用于制造核武器的材料。

捕獲和分析反物質(zhì)粒子有望監(jiān)測特定反應(yīng)堆的運行情況，即使是在數(shù)百英里之外。

在《AIP進展》雜志上，謝菲爾德大學(xué)和夏威夷大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種探測器，可以探測和分析核反應(yīng)堆發(fā)出的反中微子。該探測器由斯蒂芬·威爾遜(Stephen Wilson)和他的同事設(shè)計，可以感知反中微子，并在數(shù)英里外描繪出它們的能量分布，作為監(jiān)測核反應(yīng)堆活動的一種方式。

“在這篇論文中，我們測試了一種探測器設(shè)計，它可以用來測量遠距離核裂變反應(yīng)堆的粒子發(fā)射能量，”作者威爾遜說?！斑@些信息不僅可以告訴我們反應(yīng)堆是否存在，以及它的運行周期，還可以告訴我們反應(yīng)堆離我們有多遠。”

中微子是無電荷的基本粒子，質(zhì)量接近于零，而反中微子是它們的反物質(zhì)對立物，通常是在核反應(yīng)中產(chǎn)生的。捕獲這些反粒子并分析它們的能級，可以提供從運行周期到乏燃料中特定同位素的任何信息。

該小組的探測器設(shè)計利用了切倫科夫輻射，這是一種現(xiàn)象，當(dāng)帶電粒子以比光更快的速度穿過特定介質(zhì)時，就會發(fā)出輻射，類似于穿越音障時的音爆。這也是核反應(yīng)堆發(fā)出怪異藍光的原因，并已被用于天體物理實驗室檢測中微子。

研究人員建議在英格蘭東北部組裝他們的設(shè)備，并從英國各地以及法國北部的反應(yīng)堆中檢測反中微子。

然而，有一個問題是，來自上層大氣和太空的反中微子會混淆信號，特別是當(dāng)非常遙遠的反應(yīng)堆產(chǎn)生非常小的信號時——有時每天只有一個反中微子。

為了解釋這一點，該小組建議將探測器放置在地下1公里多的礦井中。

“區(qū)分這些粒子也是一項重大的分析挑戰(zhàn)，能夠測量能譜可能需要很長時間，”威爾遜說?！霸诤芏喾矫妫钭屛殷@訝的是，這實際上并非不可能?！?/p>

威爾遜希望這個探測器能激發(fā)更多關(guān)于如何使用反中微子來監(jiān)測反應(yīng)堆的討論，包括測量乏核燃料的反中微子光譜，或者開發(fā)更小的探測器，以便在更靠近反應(yīng)堆的地方使用。