Antineutrinii fantomatici ar putea ajuta la descoperirea testelor nucleare

Națiunile necinstite care doresc să ascundă testele de arme nucleare ar putea într-o zi să fie dejucate de antineutrini.

Exploziile atomice emit un număr imens de particule subatomice ușoare, care pot călători pe distanțe lungi prin Pământ. În general, particulele – gemenii de antimaterie ai neutrinilor – sunt notoriu greu de observat. Dar un detector mare de antineutrino situat la câteva sute de kilometri de o explozie nucleară puternică ar putea întrezări o mână de particule, raportează oamenii de știință în luna august. Revizuirea fizică aplicată.

Un detector de antineutrino nu ar observa o explozie doar de la sine, ci ar folosi activitatea seismică captată de senzorii existenți pentru a declanșa o căutare a particulelor care vin dintr-o suspectă explozie. Este „o idee foarte inteligentă și deșteaptă”, spune fizicianul Patrick Huber de la Virginia Tech din Blacksburg.

O rețea globală de senzori adună deja informații detaliate despre exploziile nucleare prin monitorizarea activității seismice semnalizatoare și a izotopilor radioactivi. În ultimii ani, acești senzori au dezvăluit detalii despre testele nucleare nord-coreene efectuate în subteran (SN: 8/5/17, str. 18).

Dar dacă acești senzori nu ar putea confirma că a avut loc o explozie nucleară, identificarea antineutrinilor ar elimina dubiile, spune coautorul studiului și fizicianul Adam Bernstein de la Laboratorul Național Lawrence Livermore din California. „Dacă vezi o explozie de antineutrini, într-adevăr nu există altă cale prin care ai fi putut obține asta”, spune el, în afară de o stea care explodează în Calea Lactee (SN: 18.2.17, str. 24). Aceste explozii stelare sunt evenimente rare, puțin probabil să coincidă cu o semnătură seismică.

Și, în timp ce producătorii ascunși de bombe ar putea fi capabili să rețină izotopii radioactivi ai unei explozii sau să mascheze unele dintre semnalele seismice ale acesteia, nu există nicio modalitate de a opri antineutrinii să scape. Neutrinii ar putea oferi, de asemenea, informații despre cât de puternică a fost explozia și ce tip de armă nucleară a fost folosită.

Niciunul dintre detectoarele antineutrini existente, însă, nu este suficient de mare și în locația potrivită pentru a monitoriza Coreea de Nord. Unul dintre cele mai mari este detectorul Super-Kamiokande, situat într-o mină din Hida, Japonia. Este umplut cu 50.000 de tone de apă și căptușit cu senzori care detectează lumina produsă atunci când antineutrinii interacționează în apă. Dacă este situat la aproximativ 100 de kilometri de un loc de testare nucleară, un detector de această dimensiune ar putea identifica probabil o explozie de fisiune nucleară de 250 de kilotone.

Un detector de aproximativ 10 ori mai mare ar putea observa o astfel de explozie la câteva sute de kilometri distanță. Dar construirea unor detectoare atât de mari nu ar fi ușoară. „Nu este genul de lucru care va fi metoda de bază pentru monitorizarea testelor nucleare”, spune fizicianul Kate Scholberg de la Universitatea Duke.

Oamenii de știință plănuiesc un experiment consolidat cu antineutrini de această dimensiune numit Hyper-Kamiokande, care ar consta din doi detectoare, unul în Japonia și celălalt în Coreea de Sud. Scopul principal al lui Hyper-Kamiokande este de a studia fizica neutrinilor. Dar, spune coautorul studiului Rachel Carr, fizician la MIT, detectorul propus din Coreea de Sud este „de fapt suficient de mare încât ar putea detecta câțiva antineutrini dintr-un test nord-coreean”.