Французькі вчені запропонували план з виявлення прихованих ядерних реакторів у «підозрілих» держав - за допомогою детекторів антинейтрино.
Контроль над поширенням ядерних технологій - одна з найсерйозніших проблем, що стоять сьогодні перед світовим співтовариством. В принципі, ця діяльність відноситься до відомства Міжнародного агентства з атомної енергії (IAEA), але навіть для цього об'єднання, що включає представників найбільш розвинених держав, здійснювати ефективний моніторинг в деяких закритих країнах виявляється вкрай скрутним. Не дивно, що в IEAE ведуть постійний пошук нових технологій, що дозволяють виявляти на відстані приховані від сторонніх очей ядерні реактори і відстежувати їх роботу.
Подібні кошти можна розділити на дві групи - детектори для одних потрібно розмістити на відстані хоча б декількох десятків метрів від реактора, інші ж працюють на більш далеких дистанціях. І, звичайно, саме останній варіант виглядає найбільш кращим. Абсолютно новий підхід до цього запропонували нещодавно атомники на чолі з Тьєррі Ласером (Thierry Lasserre). Але щоб розібратися в ньому, доведеться згадати трохи теорії.
Реакція ядерного розпаду є потужним джерелом антинейтрино. Реактор продуктивністю порядку гігават щомиті виробляє близько 1021 цих частинок і, якщо ми знайдемо спосіб їх вловлювати, він буде «світитися» яскравіше новорічної ялинки.
Проблема в тому, що антинейтрино вкрай слабо взаємодіють зі звичайними частинками - фактично, вони беруть участь тільки в слабкій і гравітаційній взаємодіях. Якщо врахувати, що вони мають надзвичайно малу навіть для елементарної частинки масою, і що слабка взаємодія проявляється лише на надзвичайно малих відстанях, можна зрозуміти, що детектування антинейтрино залишається вкрай непростим завданням. Непростий - проте цілком розв'язний.
Як правило, нейтринні детектори являють собою величезні ємності, заповнені водою особливо високої чистоти (докладніше читайте в замітці «Ловець невловимих»). Проходячи крізь неї, рідкісні частинки, все ж, стикаються лоб в лоб з протонами молекул води, породжуючи позитрон і нейтрон. Позитрон, у свою чергу, в результаті ефекту Черенкова створює світіння, яке здатні виявити численні фотодатчики, встановлені тут же. У теорії, питання полягає тільки в обсязі заповненого водою детектора: досить великий здатний виявити сигнал, що виходить від будь-якого самого добре прихованого ядерного реактора.
Однак і тут є складність. Аналізуючи отримані таким детектором дані, вчені повинні вміти відокремлювати сигнал від фонового шуму, що в даному випадку вкрай непросто. Джерел нейтрино (і антинейтрино) у світі є величезна кількість. Це можуть бути не тільки атомні реактори, що цілком офіційно працюють, але і природні радіоактивні процеси, що протікають у земній породі, і далекі космічні об'єкти.
Втім, Тьєррі Ласер з колегами вважають, що їм вдалося вирішити це завдання. Вони пропонують вчинити наступним чином. Взяти відпрацьований свій нафтовий супертанкер величезної місткості - і перетворити його на плавучий детектор нейтрино, встановивши масу фотодатчиків і заповнивши 1034 протонів у вигляді 138 тисяч тонн лінійного алкілбензолу. Танкер, названий SNIF (Secret Neutrino Interactions Finder), можна буде в міру потреби підганяти ближче до узбережжя «підозрілої» держави і тимчасово занурювати у воду, на глибину близько 4 км. Звідси він буде вести спостереження за несанкціонованою активністю антинейтрино. Вчені навіть підрахували, як повинен виглядати при цьому фоновий шум - і як на його тлі повинен проявлятися підозрілий сигнал, залежно від того, де може розташовуватися прихований реактор.
Варто зауважити, що й самі автори проекту погоджуються, що його реалізація може зіткнутися з «серйозними практичними, політичними та технологічними труднощами». Чи побачимо ми його коли-небудь у справі? Думається, все-таки, навряд чи.
Захоплюючу розповідь про нейтрино, їх пошуки та дослідження читайте в статті «Частинка-привид».
Публікація physics arXiv blog
