O que é Antineutrino

Antineutrinos são as antipartículas dos neutrinos. O antineutrino é uma partícula subatômica elementar com massa infinitesimal e sem carga elétrica. Dosimetria de Radiação

Antineutrinos são as antipartículas dos neutrinos . O antineutrino é uma partícula subatômica elementar com massa infinitesimal (menor que 0,3eV ..?) E sem carga elétrica. Neutrinos e antineutrinos pertencem à família dos leptões , o que significa que eles não interagem por força nuclear forte. Os neutrinos são partículas subatômicas gravitacionais e com fraca interação com ½ unidade de rotação. Também os antineutrinos (como neutrinos) são partículas subatômicas muito penetrantes, capazes de passar pela Terra sem nenhuma interação. Atualmente (2015), não está resolvido se o neutrino e sua antipartícula não são partículas idênticas.Os antineutrinos são produzidos no decaimento beta negativo . Em um reator nuclear ocorre especialmente o β ^– decadência, porque a característica comum dos produtos de fissão é um excesso de nêutrons (veja Estabilidade Nuclear ). Um fragmento de fissão instável com excesso de nêutrons sofre β ^– decaimento, onde o nêutron é convertido em próton, elétron e antineutrino . Portanto, cada reator nuclear é uma fonte muito poderosa de antineutrinos e pesquisadores de todo o mundo investigam as possibilidades de uso de antineutrinos para o monitoramento de reatores.

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.

$_ {2} ^ {2} textrm {Ele} alinha para a direita _ {1} ^ {2} textrm {H} + beta ^ {+} + nu _ {{e}}$

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 $_ {40} ^ {94} textrm {Zr}$ e $_ {58} ^ {140} textrm {Ce}$ . 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.

decaimento beta — Decaimento beta do núcleo C-14.

Detector de antineutrinos — O interior de um detector de antineutrino cilíndrico antes de ser preenchido com um cintilador líquido claro, que revela interações antineutrino pelos muito fracos lampejos de luz que emitem. Tubos fotomultiplicadores sensíveis revestem as paredes do detector, prontos para amplificar e registrar os flashes indicadores.
Foto: Roy Kaltschmidt, LBNL
Fonte: Experiência de neutrinos do reator Daya Bay

detecção de antineutrinos — Fonte: Slides – Dr. Blucher, Instituto Enrico Fermi

Rendimento do fragmento de fissão para diferentes núcleos. As massas de fragmentos mais prováveis são em torno das massas 95 (Krypton) e 137 (Bário).