¿Qué es el antineutrino? – Definición

Los antineutrinos son las antipartículas de los neutrinos. El antineutrino es una partícula subatómica elemental con masa infinitesimal y sin carga eléctrica. Dosimetría de radiación [/ su_quote]

Los antineutrinos son las antipartículas de los neutrinos . El antineutrino es una partícula subatómica elemental con masa infinitesimal (menos de 0.3eV ..?) Y sin carga eléctrica. Los neutrinos y antineutrinos pertenecen a la familia de los leptones , lo que significa que no interactúan a través de una fuerza nuclear fuerte. Los neutrinos son partículas subatómicas gravitacionales y de interacción débil con ½ unidad de giro. También los antineutrinos (como los neutrinos) son partículas subatómicas muy penetrantes, capaces de atravesar la Tierra sin ninguna interacción. Actualmente (2015), no está resuelto, si el neutrino y su antipartícula no son partículas idénticas.

Los antineutrinos se producen en la desintegración beta negativa . En un reactor nuclear ocurre especialmente la β - decaimiento, porque la característica común de los productos de fisión es un exceso de neutrones (véase Nuclear Estabilidad ). Un fragmento de fisión inestable con el exceso de neutrones sufre beta - descomposición, donde el neutrón se convierte en un protón, un electrón y un electrón antineutrino . Por lo tanto, cada reactor nuclear es una fuente muy poderosa de antineutrinos y los investigadores de todo el mundo investigan las posibilidades de utilizar antineutrinos para la monitorización de reactores.

Por otro lado, la fuente más poderosa de neutrinos en el sistema solar es sin duda el mismo Sol. Miles de millones de neutrinos solares por segundo pasan (la mayoría sin interacción) a través de cada centímetro cuadrado (~ 6 x 10 10 cm -2 s -1 ) en la superficie de la Tierra. En el Sol, los neutrinos se producen después de la reacción de fusión de dos protones durante la desintegración beta positiva del núcleo de helio-2.

_ {2} ^ {2} textrm {He} flecha derecha _ {1} ^ {2} textrm {H} + beta ^ {+} + nu _ {{e}}

Detección de antineutrinos

Dado que los neutrinos no ionizan la  materia, no pueden detectarse directamente. La detección de antineutrinos (Premio Nobel de 1995 por Frederick Reines y Clyde Cowan) se basa en la reacción:

Esta interacción es simétrica a la desintegración beta del neutrón libre , por lo que a veces se la denomina desintegración beta inversa . Todos los métodos de detección requieren que los neutrinos transporten un umbral mínimo de energía de 1,8 MeV . Solo los antineutrinos con una energía por encima del umbral de 1.8 MeV pueden causar interacciones con los protones en el agua, produciendo positrones y neutrones .

Reactor nuclear como fuente de antineutrinos

Los reactores nucleares son la principal fuente de antineutrinos generados por el hombre. Esto se debe al hecho de que los antineutrinos se producen en una desintegración beta negativa . En un reactor nuclear ocurre especialmente la β - decaimiento, porque la característica común de los fragmentos de fisión es un exceso de neutrones (véase Nuclear Estabilidad ). Un fragmento de fisión inestable con el exceso de neutrones sufre beta - descomposición, donde el neutrón se convierte en un protón, un electrón y un electrón antineutrino . La existencia de emisión de antineutrinos y su muy baja sección transversal para cualquier interacción conduce a un fenómeno muy interesante. Aproximadamenteaproximadamente el 5% (o aproximadamente 12 MeV de 207 MeV) de la energía liberada por una fisión se irradia desde el reactor en forma de antineutrinos. Para un reactor nuclear típico con una potencia térmica de 3000 MW th (~ 1000 MW e de potencia eléctrica), la potencia total producida es de hecho mayor, aproximadamente 3150 MW, de los cuales 150 MW se irradian al espacio como radiación antineutrino. Esta cantidad de energía se pierde para siempre, ya que los antineutrinos pueden penetrar todos los materiales del reactor sin ninguna interacción. De hecho, una afirmación común en los textos de física es que el camino libre medio de un neutrino es aproximadamente un año luz de plomo.. Además, un neutrino de energía moderada puede penetrar fácilmente mil años luz de plomo (según JB Griffiths ).

Tenga en cuenta que miles de millones de neutrinos solares por segundo pasan (en su mayoría sin ninguna interacción) a través de cada centímetro cuadrado (~ 6x10 10 ) en la superficie de la Tierra y la radiación de antineutrinos no es de ninguna manera peligrosa.

Ejemplo: cantidad de antineutrinos producidos:

Los núcleos estables con el número de masa A más probable de la fisión del U-235 son _ {40} ^ {94} textrm {Zr} y _ {58} ^ {140} textrm {Ce}. Estos núcleos tienen juntos 98 protones y 136 neutrones , mientras que los fragmentos de fisión ( núcleos parentales ) tienen juntos 92 protones y 142 neutrones . Esto significa que después de cada fisión de U-235, los fragmentos de fisión deben sufrir un promedio de 6 desintegraciones beta negativas ( 6 neutrones deben desintegrarse a 6 protones ) y, por lo tanto, deben producirse 6 antineutrinos por cada fisión . Por tanto, el reactor nuclear típico produce aproximadamente 6 x 10 20antineutrinos por segundo (~ 200 MeV / fisión; ~ 6 antineutrinos / fisión; 3000 MW th ; 9.375 x 10 19 fisiones / seg).

Referencia: Griffiths, David, Introducción a las partículas elementales, Wiley, 1987.

desintegración beta
Desintegración beta del núcleo C-14.

Evento de neutrinos
Fuente: wikipedia.org

Detector de antineutrinos
El interior de un detector de antineutrinos cilíndrico antes de ser llenado con un centelleador líquido transparente, que revela las interacciones de los antineutrinos por los destellos de luz muy tenues que emiten. Tubos fotomultiplicadores sensibles se alinean en las paredes del detector, listos para amplificar y registrar los destellos indicadores.
Foto: Roy Kaltschmidt, LBNL
Fuente: Experimento de neutrinos del reactor de Daya Bay

detección de antineutrinos
Fuente: Diapositivas - Dr. Blucher, Instituto Enrico Fermi

Energía de la fisión de uranio
Energía de la fisión de uranio

Rendimientos de fragmentos de fisión
Rendimiento de fragmentos de fisión para diferentes núcleos. Las masas de fragmentos más probables se encuentran alrededor de la masa 95 (criptón) y 137 (bario).