Ученые Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ совместно с коллегами из Воронежского государственного университета и отдела ядерной безопасности и надежности, а также цеха тепловой автоматики и измерений Нововоронежской атомной электростанции (НВ АЭС) завершили подготовительный этап работ по проекту исследования свойств нейтрино — Ricochet, который будет реализовываться на территории АЭС.
Нейтрино продолжают служить источником научных открытий в ядерной физике, физике элементарных частиц и космологии. Физики предполагают, что дальнейшие экспериментальные исследования нейтрино помогут выйти за пределы Стандартной модели, которая, как предсказывают исследования в области космологии и физики частиц, должна быть расширена. Ricochet – это один из нейтринных экспериментов нового поколения, который ведется с активным участием ОИЯИ. Он направлен на высокоточное — прецизионное — измерение взаимодействий нейтрино и их свойств, опираясь на изучение когерентного рассеяния реакторных антинейтрино на ядрах.
«Ожидается, что влияние Новой физики будет приводить к спектральным искажениям в области энергий ядер отдачи, индуцированных когерентным рассеянием нейтрино, ниже 100 эВ, — комментирует руководитель работ от ОИЯИ, начальник научно-экспериментального отдела ядерной спектроскопии и радиохимии ЛЯП Евгений Якушев. — Детекторы-болометры Ricochet имеют возможность исследовать данную область энергий, если провести измерения на расстоянии порядка 20 метров от коммерческого энергетического реактора. Реакторы ВВЭР-1200 НВ АЭС являются перспективным местом для проведения таких исследований».
Евгений Якушев рассказал, что для достижения требуемой прецизионной точности измерений требуется огромная предварительная работа. Так, первая фаза эксперимента пройдет на исследовательском реакторе ILL в французском Гренобле, набор данных там планируется начать в 2024 году. В ходе этой фазы планируется создать и ввести в эксплуатацию детекторы нового уровня на базе уникальные технологии регистрации нейтрино. Вместе с новейшими детекторами эксперименту необходимо собрать огромный объем информации как о потоке нейтрино, так и о радиоактивных фонах, связанных с космическим излучением и остаточной естественной радиоактивностью в месте проведения измерений.
«На следующем этапе работы предполагается установка на АЭС высокочувствительных детекторов, которые будут контролировать поток нейтрино, а также бета-, гамма- и нейтронные фоны. Дополнительно нами будет создан 3D-анализатор фона космического излучения», – сообщил Евгений Якушев.
Схема основной части установки RicochetПредварительные измерения на НВ АЭС, проводившееся в течение двух лет, показали, что фоновые условия на инновационном энергоблоке № 6 НВ АЭС наилучшим образом подходят для размещения будущего комплекса детекторов нейтрино. Так, конструктивные материалы водо-водяного энергетического реактора ВВЭР-1200 служат хорошей защитой от космического излучения, а поток нейтрино, испускаемый реактором, достигает цифры 600 квинтиллионов частиц в секунду.
История развития нейтринной физики неразрывно связана с реакторами. Экспертиза ОИЯИ в проведении экспериментов с нейтрино на реакторах признана в мире одной из ведущих. В частности, с участием специалистов ОИЯИ были получены фундаментальные результаты мирового уровня в экспериментах на Калининской АЭС.
Наряду с задачами фундаментальной физики, участники проекта видят своей целью подготовку будущих кадров: как в области физических исследований, так и для решения прикладных задач. Экспериментов на Нововоронежской АЭС будут проводиться в сотрудничестве с кафедрой ядерной физики Воронежского ГУ. Тем самым, создание экспериментальных установок мирового уровня на Нововоронежской АЭС станет базой для воспитания высококвалифицированных научных кадров, как для Росатома, так и для ОИЯИ.