Розроблено новий підхід до реєстрації антинейтринного випромінювання.

Вчені створили детекторний елемент, що складається з двох різних світловипромінюючих матеріалів: пластику та нового сцинтилятора на основі силікату літію кальцію. Такі детектори також називають фосвіч-детекторами (від англійських слів phosphor і sandwich).

Відомо, що антинейтрино надзвичайно слабо взаємодіє з речовиною. Для довідки: його пробіг у сталі без взаємодії у 100 тисяч разів перевищує відстань від Землі до Сонця. Однак якщо антинейтрино все ж вступає в контакт з речовиною, то охоче реагує з протонами — таке взаємодія називається «обернений бета-розпад». Продуктами оберненого бета-розпаду є позитрон і нейтрон.

У експерименті, проведеному вченими, світловипромінюючий пластик виконував роль мішені, багатої протонами, для антинейтрино, де відбувалася б реєстрація позитрона та продуктів його аннігіляції — гамма-квантів. Силікат літію кальцію призначався для реєстрації нейтронів, які взаємодіють з атомами літію.

Фосвіч одночасно опромінювали гамма-квантами (імітування гамма-випромінювання від аннігіляції позитрона) та нейтронами. Результат перевершив усі очікування: завдяки різному часу висвічування радіолюмінесценції компонентів фосвіч було видно, що гамма-кванти переважно реєструються пластиком, а нейтрони — літій-кальцієвим силікатом, причому з точністю, більшою, ніж на те розраховували дослідники.

Отриманий результат відкриває можливості для розробки компактних детекторів антинейтринного випромінювання, які працюють за схемою збігів — коли при певній геометрії детектора сигнали від гамма- та нейтронних подій реєструються з відомим часовим інтервалом. Такі детектори важливі для дистанційного моніторингу атомних станцій, оскільки саме антинейтринний метод є єдиним нефальсифікованим способом «заглянути всередину» атомного реактора.

Також за допомогою запропонованого фосвічу можна одночасно визначати альфа- та бета-частинки, що застосовно для дозиметрії випромінювань.

У проекті брали участь вчені з Інституту ядерних проблем Білоруського державного університету, компаній «Радіаційні інструменти та нові компоненти» та «АТОМТЕХ» (Мінськ).

Результати досліджень опубліковані у журналі Nuclear Instruments and Methods in Physics Research.