Por outro lado, a fonte mais poderosa de neutrinos no sistema solar é sem dúvida o próprio Sol. Bilhões de neutrinos solares por segundo passam (principalmente sem interação) por cada centímetro quadrado (~ 6 x 10 10 cm -2 s -1 ) na superfície da Terra. No Sol, os neutrinos são produzidos após a reação de fusão de dois prótons durante o decaimento beta positivo do núcleo de hélio-2.
Detecção de antineutrinos
Como os neutrinos não ionizam a matéria, eles não podem ser detectados diretamente. A detecção de antineutrinos (Prêmio Nobel de 1995 por Frederick Reines e Clyde Cowan) é baseada na reação:
Essa interação é simétrica ao decaimento beta do nêutron livre ; portanto, às vezes é chamada de decaimento beta inverso . Todos os métodos de detecção exigem que os neutrinos transportem um limiar mínimo de energia de 1,8 MeV . Somente antineutrinos com energia acima do limiar de 1,8 MeV podem causar interações com os prótons na água, produzindo pósitrons e nêutrons .
Reator nuclear como fonte de antineutrinos
Os reatores nucleares são a principal fonte de antineutrinos gerados pelo homem. Isso se deve ao fato de que os antineutrinos são produzidos em uma deterioração beta negativa . Num reactor nuclear ocorre especialmente o β – decaimento, porque a característica comum dos fragmentos de fissão é um excesso de neutrões (ver Estabilidade Nuclear ). Um fragmento de fissão instável com excesso de nêutrons sofre β – decaimento, onde o nêutron é convertido em próton, elétron e antineutrino . A existência de emissão de antineutrinos e sua seção transversal muito baixa para qualquer interação leva a um fenômeno muito interessante. Aproximadamentecerca de 5% (ou cerca de 12 MeV de 207 MeV) da energia liberada por uma fissão é irradiada para longe do reator na forma de antineutrinos. Para um reator nuclear típico com uma potência térmica de 3000 MW th (~ 1000MW e de energia elétrica), a potência total produzida é de fato maior, aproximadamente 3150 MW, dos quais 150 MW são irradiados para o espaço como radiação antineutrina. Essa quantidade de energia é perdida para sempre, pois os antineutrinos são capazes de penetrar em todos os materiais do reator sem nenhuma interação. De fato, uma afirmação comum nos textos de física é que o caminho livre médio de um neutrino é aproximadamente um ano-luz de chumbo. Além disso, um neutrino de energia moderada pode penetrar facilmente mil anos-luz de chumbo (de acordo com JB Griffiths ).
Observe que bilhões de neutrinos solares por segundo passam (principalmente sem interação) por cada centímetro quadrado (~ 6 × 10 10 ) na superfície da Terra e a radiação antineutrina não é de modo algum perigosa.
Exemplo – Quantidade de antineutrinos produzidos:
Núcleos estáveis com o número de massa mais provável A da fissão U-235 são e
. Esses núcleos possuem juntos 98 prótons e 136 nêutrons , enquanto os fragmentos de fissão ( núcleos pais ) possuem juntos 92 prótons e 142 nêutrons . Isto significa que após cada fissão U-235, os fragmentos de fissão devem sofrer, em média, 6 decaimentos beta negativos ( 6 nêutrons devem decair para 6 prótons ) e, portanto, 6 antineutrinos devem ser produzidos por cada fissão . Portanto, o reator nuclear típico produz aproximadamente 6 x 10 20 antineutrinos por segundo (~ 200 MeV / fissão; ~ 6 antineutrinos / fissão; 3000 MW th ; 9.375 x 10 19 fissões / s).
Referência: Griffiths, David, Introdução às Partículas Elementares, Wiley, 1987.



Foto: Roy Kaltschmidt, LBNL
Fonte: Experiência de neutrinos do reator Daya Bay


