华盛顿，2024年10月1日——核裂变反应堆是世界许多地区的关键能源，预计到2050年，世界范围内的电力容量将翻一番。然而，一个问题是，很难辨别一个核反应堆是否也被用于制造核武器的材料。捕获和分析反物质粒子有望监测特定反应堆的运行情况，即使是在数百英里之外。

在AIP出版的《AIP进展》杂志上，来自谢菲尔德大学和夏威夷大学的研究人员开发了一种探测器，可以探测和分析核反应堆发射的反中微子。威尔逊等人设计的探测器可以探测到反中微子，并能在几英里外描绘出它们的能量分布，作为监测核反应堆活动的一种方式。

“在这篇论文中，我们测试了一种探测器设计，它可以用来测量远距离核裂变反应堆的粒子发射能量，”作者斯蒂芬·威尔逊说。“这些信息不仅可以告诉我们反应堆是否存在，以及它的运行周期，还可以告诉我们反应堆离我们有多远。”

中微子是无电荷的基本粒子，质量接近于零，而反中微子是它们的反物质对立物，通常是在核反应中产生的。捕获这些反粒子并分析它们的能级，可以提供从运行周期到乏燃料中特定同位素的任何信息。

该小组的探测器设计利用了切伦科夫辐射，这是一种现象，当带电粒子以比光更快的速度穿过特定介质时，就会发出辐射，类似于穿越音障时的音爆。这也是核反应堆发出怪异蓝光的原因，并已被用于天体物理实验室检测中微子。

研究人员建议在英格兰东北部组装他们的设备，并从英国各地以及法国北部的反应堆中检测反中微子。

然而，有一个问题是，来自上层大气和太空的反中微子会混淆信号，特别是当非常遥远的反应堆产生超小信号时——有时每天产生一个反中微子。

为了解释这一点，该小组建议将探测器放置在地下1公里多的矿井中。

“区分这些粒子也是一项重大的分析挑战，能够测量能谱可能需要很长时间，”威尔逊说。“在很多方面，最让我惊讶的是，这实际上并非不可能。”

威尔逊希望这个探测器能激发更多关于如何使用反中微子来监测反应堆的讨论，包括测量乏核燃料的反中微子光谱，或者开发更小的探测器，以便在更靠近反应堆的地方使用。