Juhlat jatkuvat sen jälkeen kun kaikki muut ovat lähteneet

Se tunne, kun musiikki loppuu mutta joukko sinnikkäimpiä vieraita ei suostu lähtemään? Ydinreaktorit toimivat vähän samalla tavalla. Erona on vain se, että vieraat ovat alkeishiukkasia eli antineutriinoja, jotka jatkavat virtaamistaan kuukausia tai jopa vuosia sen jälkeen kun virtakytkin on painettu alas.

Ja nyt tutkijat ovat onnistuneet havaitsemaan nämä haamuhiukkaset ensimmäistä kertaa. Tämä on iso juttu.

Mitä nämä oikein ovat?

Neutriinot ovat koko universumin ujoimpia hiukkasia. Niillä ei ole käytännössä massaa, ei sähkövarausta, eivätkä ne välitä muusta aineesta tippaa. Ne ovat niin välinpitämättömiä, että voivat läpäistä kokonaisia planeettoja huomaamattaan.

Kun reaktori pyörii, näitä pieniä kummituksia syntyy valtavia määriä ydinreaktioiden sivutuotteena. Miljardeja niitä purkautuu joka sekunti. Mutta kun reaktori sammutetaan, tietyt pitkäikäiset radioaktiiviset alkuaineet jatkavat hajoamistaan ja lähettävät yhä antineutriinoja – tosin huomattavasti heikommin.

Se on kuin reaktori kuiskisi vielä pitkään sen jälkeen kun huutaminen on lakannut.

Metsästys ranskalaisella viinitarhalla

Löydön takana on Double Chooz -yhteistyö, joka työskenteli Ranskan pohjoisosassa sijaitsevassa ydinvoimalassa. Heidän ilmaisimensa on sijoitettu noin 400 metrin syvyyteen reaktoreista, kaivettuna luolaan, jonne on sullittu yli 30 kuutiometriä erikoista nestettä.

Kun antineutriino satunnaisesti reagoi nesteen kanssa (ja se tapahtuu harvoin – nämä hiukkaset ovat todella epäluotettavia), syntyy pieni valonvälähdys. Tutkijat pystyvät erottamaan nämä signaalit muusta taustakohinasta.

Koko homman vaikuttavin osuus: he seurasivat kahta reaktoriyksikköä täysin sammutettuina noin 17 päivän ajan. Sinä aikana he havaitsivat noin sata antineutriinotapahtumaa. Sata kappaletta. Vaikka miljardeja ja taas miljardeja niistä kulki läpi koko ajan. Se on kuin etsisi neuloja melkein äärettömän suuresta heinäladosta.

Miksi tämä kiinnostaa tavallista ihmistä?

Voit hyvin kysyä, että hienoa fyysikoille, mutta mitä hyötyä siitä on minulle? Hyvä kysymys.

Kyse on ydinvoiman turvallisuudesta ja valvonnasta. Tällä hetkellä reaktorin sisäpuolen seuraaminen – etenkään sammutetun sellaisen – vaatii paljon luottamusta operaattoreihin. Ei voi oikein avata konepeltiä ja kurkata sisään. Mutta antineutriinot eivät valhda. Niitä syntyy tietyissä ydinreaktioissa, ja niiden lähettämä signaali kertoo totuuden siitä, mitä sydämessä tapahtuu.

Kuvittele, että voisit varmistaa omin silmin, että reaktori on oikeasti sammutettu kun viranomaiset niin sanovat. Tai seurata, kuinka paljon käytettyä polttoainetta on jäähdytysaltaissa. Tämä teknologia voisi lopulta muuttua tehokkaaksi työkaluksi ydinvalvontaan – auttaa tarkastajia vahvistamaan, että maat noudattavat reaktorisopimuksiaan.

Uudet silmät ydinlaitoksille

Double Chooz -kokeilu aloitti alun perin aivan toisesta asiasta – tutkimaan sitä mysteeriä, miten neutriinot muuttuvat yhdestä tyypistä toiseen matkallaan. Se tutkimus täytti tärkeitä aukkoja näiden outojen hiukkasten ymmärtämisessä.

Nyt sama tiimi on lisännyt ansioluetteloonsa uuden kunnianhimoisen saavutuksen. Ja muutkin tutkimusryhmät ovat hyppäämässä kyytiin. Työt ovat jo käynnissä vastaavien mittausten parissa, joissa yritetään eristää näitä heikkoja signaaleja sammutetuista reaktoreista ja käytetyn polttoaineen altaista.

Mitä enemmän tästä ajattelee, sitä enemmän se tuntuu kuin olisimme saaneet kokonaan uuden aistin. Olemme aina olleet jossain määrin sokeita sille, mitä ydinlaitosten sisällä tapahtuu niiden hiljentyessä. Nyt meillä saattaa lopultakin olla keino nähdä tuon pimeyden läpi – ei valolla, vaan haamuhiukkasten itsepintaisella kuiskauksella, joka kieltäytyy vaikenemasta.

Tällainen tieteellinen läpimurto muistuttaa siitä, kuinka paljon meillä on vielä opittavaa tämän universumin omituisista pikkuolentoista.

Lähde: ScienceDaily