Festen som aldrig tar slut – även när alla gått hem

Den känslan när musiken tystnar på en fest men ett gäng envisa gäster vägrar lämna lokalen? Kärnkraftsreaktorer fungerar ungefär så – förutom att gästerna är subatomära partiklar kallade antineutriner. De fortsätter strömma ut i månader, ibland år, efter att någon tryckt på avstängningsknappen.

Och det är nu forskare för första gången lyckats fånga dessa spöklika partiklar. Implikationerna är fascinerande.

Vad är grejen?

Antineutriner är universums blygaste partiklar. Så gott som masslösa, utan elektrisk laddning, och totalt likgiltiga för att krocka med annan materia. De kan passera genom hela planeter utan att ens notera att något finns där.

När en reaktor är i gång produceras dessa små fear i massiva mängder som en biprodukt av kärnklyvning. Miljarder och åter miljarder strömmar ut varje sekund. Men här kommer det intressanta: även efter att du stängt av allt fortsätter vissa långlivade radioaktiva grundämnen i bränslet sönderfalla och skicka ut antineutriner, fast i betydligt svagare takt.

Som om reaktorn fortfarande viskar långt efter att skrikandet upphört.

Jakten i en fransk vingård

Forskarteamet bakom upptäckten – Double Chooz-samarbetet – jobbade vid ett kärnkraftverk i norra Frankrike. Deras detektor ligger cirka 400 meter under reaktorerna, gömd i en grotta fylld med över 30 kubikmeter specialvätska.

När en antineutrin ibland bestämmer sig för att interagera med vätskan – vilket inte händer ofta, dessa partiklar är opålitliga – skapar den en liten ljusblixt. Forskarna kan sedan plocka ut de signalerna från allt annat brus runtomkring.

Det imponerande: de observerade båda reaktorenheterna i fullständigt avstängt tillstånd i ungefär 17 dygn. Under den perioden detekterade de omkring 100 av dessa spöklika antineutrin-händelser. Etthundra. Av miljarder och åter miljarder som passerade genom. Att hitta nålar i en närmast ofattbart stor höstack.

Varför ska vanligt folk bry sig?

Du tänker kanske: "Ja, det är väl kul för fysiker, men vad spelar det för roll för resten av oss?"

Svaret handlar om kärnsäkerhet och övervakning. Just nu bygger kontrollen av vad som pågår inne i en reaktor – särskilt en nedstängd sådan – mycket på förtroende för dem som sköter den. Man kan inte precis lyfta huven och kika in. Men antineutriner ljög inte. De produceras av specifika kärnreaktioner, och signalen de skapar berättar något genuint om vad som händer i den kärnan.

Tänk dig möjligheten att oberoende verifiera att en reaktor verkligen är nedstängd när myndigheterna påstår det. Eller att spåra hur mycket använt bränsle som ligger i kylbassänger. Tekniken kan bli ett kraftfullt verktyg för kärntekniska skyddsåtgärder – hjälpa inspektörer bekräfta att länder följer sina åtaganden om reaktorverksamhet.

Nya ögon på kärnanläggningar

Double Chooz-experimentet startade egentligen för att undersöka något helt annat – det gåtfulla sättet som neutriner förändras från en typ till en annan när de färdas. Den forskningen fyllde i viktiga pusselbitar i vår förståelse av dessa konstiga partiklar.

Men nu har de lagt till ytterligare ett imponerande bygge i sin meritförteckning. Och andra experiment hakar på. Team jobbar redan med liknande mätningar, försöker isolera de svaga signalerna från kärnbränslebassänger och nedstängda reaktorer.

Ju mer jag tänker på det, desto mer känns det som att få en helt ny sinnesförnimmelse. Vi har alltid varit något blinda för vad som händer inne i kärnanläggningar när de tystnat. Nu kan vi äntligen ha ett sätt att "se" genom det mörkret – inte med ljus, utan med de ihärdiga viskningarna från spökpartiklar som vägrar hålla tyst.

Den sortens vetenskapliga genombrott som påminner dig om hur mycket vi fortfarande har att lära om universums egendomliga små invånare.

** Källa:** ScienceDaily