在 150 英里外的纯净水中检测到核电站的幽灵般的光芒：

埋在加拿大安大略省数公里长的岩石下，一罐最纯净的水随着几乎无法检测到的粒子撞击其分子而闪闪发光。

这是第一次使用水来检测已知的粒子作为反中微子，它起源于 240 多公里（150 英里）外的核反应堆。这一令人难以置信的突破有望使中微子实验和监测技术使用廉价、容易获得且安全的材料。

作为宇宙中最丰富的粒子之一，中微子是一种奇怪的小东西，具有揭示更深层次的潜力对宇宙的洞察。不幸的是，它们几乎没有质量，不带电荷，几乎不与其他粒子相互作用。它们大多像流过太空和岩石一样，仿佛所有物质都是无形的。它们被称为幽灵粒子是有原因的。

反中微子是中微子的反粒子对应物。通常，反粒子具有相反的字符ge 到它的粒子当量；例如，带负电的电子的反粒子是带正电的正电子。由于中微子不带电荷，科学家只能根据电子中微子与正电子一起出现，而电子反中微子与电子一起出现这一事实来区分两者。

电子反中微子是在核 β 衰变期间发射，这是一种放射性衰变，其中一个中子衰变成一个质子、一个电子和一个反中微子。然后，这些电子反中微子中的一个可以与质子相互作用，产生正电子和中子，这种反应称为逆 β 衰变。

装有光电倍增管的大型液体罐用于检测这种特殊类型腐烂的。它们旨在捕捉由带电粒子移动速度快于光在液体中传播而产生的切伦科夫辐射的微弱光芒，类似于突破音障产生的音爆。小号o 它们对非常微弱的光非常敏感。

反中微子由核反应堆产生，数量惊人，但它们的能量相对较低，这使得它们难以检测。

输入 SNO+。它埋在超过 2 公里（1.24 英里）的岩石之下，是世界上最深的地下实验室。这种岩石屏蔽提供了一个有效的屏障来抵御宇宙射线的干扰，使科学家能够获得分辨率非常高的信号。

如今，该实验室的 780 吨球形罐中装满了直链烷基苯，这是一种可放大光的液体闪烁体。早在 2018 年，当该设施正在进行校准时，它就充满了超纯水。

通过梳理在 2018 年校准阶段收集的 190 天的数据，SNO+ 合作发现了逆向的证据贝塔衰变。在此过程中产生的中子被水中的氢核捕获，进而产生柔和的光t 在一个非常特定的能级，2.2 兆电子伏特。

水切伦科夫探测器通常很难检测到低于 3 兆电子伏特的信号；但是充满水的 SNO+ 能够检测到低至 1.4 兆电子伏特。这产生了大约 50% 的效率来检测 2.2 兆电子伏特的信号，因此该团队认为寻找逆 β 衰变的迹象是值得的。

对候选信号的分析确定它很可能由反中微子产生，置信度为 3 西格玛 – 概率为 99.7%。

结果表明水探测器可用于监测核反应堆的发电量。

与此同时，SNO+ 正被用于帮助更好地理解中微子和反中微子。因为中微子无法直接测量，所以我们对它们知之甚少。最大的问题之一是中微子和反中微子是否是完全相同的粒子。一种罕见的、前所未见的衰变 w会回答这个问题。 SNO+ 目前正在寻找这种衰变。

SNO+ 合作组织和加利福尼亚大学的物理学家洛根·莱巴诺夫斯基 (Logan Lebanowski) 说：“这让我们很感兴趣，纯水可以用来测量来自反应堆和如此远距离的反中微子” , Berkeley。

“我们花费了大量精力从 190 天的数据中提取少量信号。结果令人满意。”

该研究已发表在《物理评论快报》上。